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生物垃圾厌氧发酵的原理研究

涂卫峰  
【摘要】:经济的发展使人民的生活水平有了大幅的提高,城市垃圾的产生量以平均每年10%的速度增长,城市垃圾既污染了环境,又造成了资源的浪费,已成为我国城市环境所面临的最严峻的挑战。厌氧发酵处理城市生物垃圾法是城市垃圾“减量化、无害化、资源化”的有效方法之一,近些年收到国内外专家的普遍关注。 本文以黄山路农贸市场生物垃圾为研究对象,结合安徽省自然科学基金“城市源头分类生物垃圾的性质及其生物处理(堆肥和沼气生产)的研究”、安徽省高等学校自然科学研究项目“生物垃圾的源头分离与快速发酵应用研究”。通过对厌氧发酵中还原糖、半纤维素酶、纤维素酶、pH值等指标的监测,研究接种物浓度、颗粒度、pH值、温度等因素对发酵产气及甲烷含量的影响。通过研究发现: (1) 接种物浓度对反应启动速度的影响是显著的。当物料浓度一定,物料浓度与接种物浓度之比为5/3、5/4的产气量始终高于其它三个比例,系统产气过程平稳,这对加快系统启动速度是有利的。接种物浓度并不是越大越好,适宜的接种物浓度有利于菌的生长,使产气加快。 (2) 从产气方面来看,粒径大小的影响较为明显,特别是1cm表现突出,在反应进入13天以后产气量逐渐加大,并且保持了7天时间,最大峰值为1290ml,甲烷气含量也是所有罐子中最高的大道51%。颗粒粒径的大小对还原糖、半纤维素酶、pH值影响不大。 (3) 研究表明35度是气体产量和甲烷含量均达到同组反应的最好水平。温度实验出现了酸化现象,严重影响了甲烷菌的生长,致使产气量和甲烷含量都偏低,同时还原糖、纤维素酶、半纤维素酶均受到酸化现象的影响,酶活力较低。因此应定时监测,一旦pH值过低,应及时调节pH值,为甲烷的生长创造良好环境。 (4) 五个罐子中初始pH为7.5和9的反应罐产气量和甲烷含量较高,调节初始pH有利于增加半纤维素酶和纤维素酶活力,7.5和9的两种酶的酶活较高,说明上料前对物料进行初始pH值的调节有利于厌氧反应产甲烷。


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