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餐厨垃圾的热转化和生物处理研究进展

化工进展 2022年第S01期41卷 507-515页

作者：高宁博胡雅迪全翠西安市固体废物资源再生与循环利用重点实验室西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

随着城市发展和人们对美食的追求,餐厨垃圾的年产量逐年增长,其资源化利用受到人们越来越多的关注。餐厨垃圾产量大、组分复杂,具有“资源性”和“危害性”的双重属性。本文梳理了餐厨垃圾的产量特性,阐述了近年来餐厨垃圾的热化学处理... 详细信息

随着城市发展和人们对美食的追求,餐厨垃圾的年产量逐年增长,其资源化利用受到人们越来越多的关注。餐厨垃圾产量大、组分复杂,具有“资源性”和“危害性”的双重属性。本文梳理了餐厨垃圾的产量特性,阐述了近年来餐厨垃圾的热化学处理技术和生物处理技术的研究现状及进展,分析了热化学处理过程中的反应参数和催化剂种类对餐厨垃圾热解性能和热解产物分布的影响,总结了生物处理过程中餐厨垃圾的优势,为今后餐厨垃圾的热化学转化和生物处理的研究提供方向。

关键词：餐厨垃圾热化学转化热解生物处理资源化利用

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餐厨垃圾水力制浆耦合厌氧消化的效果分析

环境工程技术学报 2024年第1期14卷 216-223页

作者：朱浩刘晓吉仲跻胜吴义祥刘钊张莹莹孙岩松王勇群中国环境保护集团有限公司中节能(肥西)环保能源有限公司瑞科际再生能源股份有限公司

根据餐厨垃圾高含水的特点,从水力模拟、浆化物料特性、设备运行关键指标及项目运行效果等方面对餐厨垃圾水力浆化预处理技术进行综合评价。计算流体力学(CFD)的水力模拟结果表明,浆化过程中流体质点螺旋式汇聚至转叶,形成三股内旋状涡... 详细信息

根据餐厨垃圾高含水的特点,从水力模拟、浆化物料特性、设备运行关键指标及项目运行效果等方面对餐厨垃圾水力浆化预处理技术进行综合评价。计算流体力学(CFD)的水力模拟结果表明,浆化过程中流体质点螺旋式汇聚至转叶,形成三股内旋状涡流,在流体内部产生明显的流速差和正负压分区现象,水力作用下可快速实现餐厨垃圾的浆化。浆料和杂质特征分析表明,浆化产物颗粒细小,有机质损失率低,杂质去除率高,可与后端不同资源化技术(如厌氧消化、好氧堆肥等)高度融合。以水力浆化与厌氧消化技术相结合的餐厨垃圾资源化项目为例,餐厨垃圾经水力浆化预处理后,有机质损失率约为8.5%;不可生物降解杂质分选率约94%;粗油脂提取率约91%,吨餐厨垃圾平均产油率为3.76%,产气率为85.57 m^(3)(以标态计)。该处理方式较机械式预处理具有更高的资源化利用率,可大幅提升项目的经济效益。

关键词：餐厨垃圾水力制浆预处理资源化厌氧消化

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餐厨垃圾生化处理机工艺恶臭污染特征研究

环境工程技术学报 2023年第1期13卷 340-347页

作者：呼佳宁林子吟费波上海市环境科学研究院

以上海某基于餐厨垃圾生化处理机工艺的企业为研究对象,通过筛选餐厨垃圾关键测试物质,测试案例企业各处理工艺有组织排放口、厂区及厂界无组织排放中的挥发性有机物(VOCs)及恶臭物质情况,结合异味活度(OAV)指标评价识别典型恶臭物质,... 详细信息

以上海某基于餐厨垃圾生化处理机工艺的企业为研究对象,通过筛选餐厨垃圾关键测试物质,测试案例企业各处理工艺有组织排放口、厂区及厂界无组织排放中的挥发性有机物(VOCs)及恶臭物质情况,结合异味活度(OAV)指标评价识别典型恶臭物质,深入分析餐厨垃圾好氧生化处理机企业的恶臭污染特征及关键影响因素。结果表明:VOCs及恶臭物质浓度表现为预处理车间>生化车间>深加工车间,排放成分主要为醇类、羰基类、硫化物和芳香烃等有机物;主要的恶臭物质为乙硫醇、丁硫醇、甲硫醇和乙硫醚等硫化物;废水处理设施是案例企业恶臭产生的潜在主要来源之一,包括废水厌氧罐的沼气泄漏、废水处理设施的无组织臭气逸散等;餐厨垃圾好氧生化处理类型企业对周边的恶臭污染与其生产工序具有显著关系。建议同类型企业可通过减少无组织臭气排放环节、建立沼气泄漏定期检测与应急管理制度、提高末端装置运行效果等方面缓解恶臭污染问题。

关键词：餐厨垃圾生化处理机工艺恶臭污染组分分析异味活度(OAV) 无组织排放

餐厨垃圾干式厌氧消化过程流变特性变化及其对反应器流场的影响

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环境工程学报 2022年第2期16卷 584-593页

作者：秦文磊刘吉宝祝金星宋云鹏陈梅雪于川洋魏源送中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 北京环境工程技术有限公司北京101318 大连市生态环境事务服务中心大连116014

餐厨垃圾的有机组成是影响其干式厌氧消化性能的重要因素。以实际餐厨垃圾为研究对象,通过向其中投加馒头改变其有机组成,进而研究不同有机组成下物料厌氧消化过程中的流变特性变化及产甲烷特性。结果表明,不同有机组成物料的甲烷产气... 详细信息

餐厨垃圾的有机组成是影响其干式厌氧消化性能的重要因素。以实际餐厨垃圾为研究对象,通过向其中投加馒头改变其有机组成,进而研究不同有机组成下物料厌氧消化过程中的流变特性变化及产甲烷特性。结果表明,不同有机组成物料的甲烷产气量与其粘度具有一定的负相关关系,表明物料流动性的提高有助于其产甲烷效率的提高。而物料流变特性的差异则主要可归因于TS、VS以及溶解性有机物释放的差异。物料的屈服应力与其TS、VS具有一定的线性相关关系。CFD模拟结果表明,随着厌氧消化的进行,反应器内流场逐渐变好,死区率降低,且死区率与物料TS质量分数、屈服应力及表观粘度呈正相关关系。因此,针对不同有机组成物料流变特性及反应器流场的不同需选取合适的搅拌策略,以实现搅拌效率与搅拌能耗之间的平衡。本研究结果可为优化干式厌氧消化反应器的运行提供参考。

关键词：餐厨垃圾干式厌氧消化有机组成流变特性流场模拟

餐厨垃圾接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性研究

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环境科学研究 2022年第12期35卷 2830-2835页

作者：王铭全文洁尚洪磊龚天成杨天学席北斗贵州民族大学生态环境工程学院贵州贵阳550025 中国环境科学研究院北京100012

餐厨垃圾可定向发酵产乙醇,但复杂的预处理导致处理时间长、工艺复杂度增加.本文通过直接接种酵母菌和灭菌后接种酵母菌对比试验,分析发酵系统内乙醇、乙醇前体物还原糖、还原糖前体物淀粉的降解与产生规律,探讨餐厨垃圾直接接种酵母菌... 详细信息

餐厨垃圾可定向发酵产乙醇,但复杂的预处理导致处理时间长、工艺复杂度增加.本文通过直接接种酵母菌和灭菌后接种酵母菌对比试验,分析发酵系统内乙醇、乙醇前体物还原糖、还原糖前体物淀粉的降解与产生规律,探讨餐厨垃圾直接接种酵母菌固态厌氧发酵产乙醇的可行性及规律.结果表明:酵母菌的添加能够促进餐厨垃圾固体厌氧发酵产生乙醇,接种酵母菌后乙醇浓度为11.86~12.09 g/L,是空白对照的8.41~31.50倍,且高于灭菌预处理后接种的6.88~10.02 g/L;基于修正的Gompertz模型分析也证实了上述结果,接种酵母菌后,系统产乙醇潜力(Pm)和单位最大乙醇产率(Rm)也随之上升,但接种量对餐厨垃圾的Pm和Rm影响不大.对乙醇前体物还原糖的分析表明,接种酵母菌能够在发酵初期就可以发挥作用,促使系统内还原糖在0~4 h内快速降为43.37~46.55 mg/g,从而加速了餐厨垃圾的稳定化进程,但在4~24 h内,由于次生代谢物的抑制作用,系统内还原糖未出现明显的产生和降解.还原糖前体物淀粉的水解情况分析表明,接种酵母菌可将淀粉的水解率由19.36%提高到27.90%~37.57%,但淀粉含量在274.02~316.51 mg/g之间时已不再发生水解.研究显示,直接接种酵母菌有助于餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇含量的提高,体系中还原糖、淀粉含量并未成为餐厨垃圾固态厌氧发酵产乙醇量的限制性因素.

关键词：餐厨垃圾乙醇酵母菌厌氧发酵还原糖淀粉

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餐厨垃圾发酵产乳酸菌种的筛选、鉴定及应用

食品与发酵工业 2023年第3期49卷 53-59页

作者：余培斌吴殿辉蔡国林陆健粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心(江南大学) 江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

从餐厨垃圾有机肥样品中筛选能够发酵餐厨垃圾产乳酸的菌株。经过平板分离纯化、形态观察及生理生化鉴定,获得了6株形态各异的单菌株。通过比较各菌株对温度、盐度和酸碱度的耐受性,最终确定M4、M5和M6为潜力菌株。经过分子生物学鉴定,... 详细信息

从餐厨垃圾有机肥样品中筛选能够发酵餐厨垃圾产乳酸的菌株。经过平板分离纯化、形态观察及生理生化鉴定,获得了6株形态各异的单菌株。通过比较各菌株对温度、盐度和酸碱度的耐受性,最终确定M4、M5和M6为潜力菌株。经过分子生物学鉴定,确定菌株M4、M5和M6分别为乳酸片球菌、干酪乳杆菌和植物乳杆菌。将这3株菌株等比例制成复合菌剂作为菌种与枯草芽孢杆菌混合接种用于餐厨垃圾乳酸发酵实验,发现该复合菌剂能明显提高乳酸产量(约63.6%),且缩短发酵时间(约1/3)。该复合菌剂可用于餐厨垃圾处理工业,具有良好的应用前景和经济价值。

关键词：餐厨垃圾乳酸菌筛选鉴定应用

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餐厨垃圾螺旋压榨装置控制系统设计及试验

江苏大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 173-179页

作者：高东明张伟圣黄志刚北京工商大学人工智能学院北京100048

针对农村地区餐厨垃圾成分复杂,质构特性差异较大所导致的螺旋压榨减量化预处理环节不易自动控制问题,设计了一套基于可编程控制器(PLC)包括螺旋压榨压力的自动调节、装置清洁、喂入异常处理、工作状态监控以及关键数据采集等功能的餐... 详细信息

针对农村地区餐厨垃圾成分复杂,质构特性差异较大所导致的螺旋压榨减量化预处理环节不易自动控制问题,设计了一套基于可编程控制器(PLC)包括螺旋压榨压力的自动调节、装置清洁、喂入异常处理、工作状态监控以及关键数据采集等功能的餐厨垃圾螺旋压榨控制系统.该系统可自动控制螺旋压榨装置处理餐厨垃圾,实现餐厨垃圾固液分离和固形物减量化.对该控制系统下的餐厨垃圾螺旋压榨装置进行了全年0~32℃不同季节条件下作业试验,结果表明:控制系统可按照系统逻辑要求自动处理餐厨垃圾,系统可在240 s内实现压力稳定控制,并将控制精度保持在压力设定值的5%以内,驱动电动机在其额定电流的38%~50%范围内稳定运行,装置与控制系统匹配性良好.

关键词：餐厨垃圾螺旋压榨可编程控制器自动控制固液分离

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餐厨垃圾酸碱度对黑水虻灭活致病菌效率影响

大连理工大学学报 2023年第3期63卷 265-273页

作者：金宁姜慧敏任苗苗张守玉刘燕霞鲁红旭许建强贺高红徐卫平大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221 大连理工大学盘锦产业技术研究院辽宁盘锦124221 大连理工大学工业生态与环境工程教育部重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学生命科学与药学学院辽宁盘锦124221 大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁大连116024

黑水虻处理是近年发展起来的一种有机垃圾资源化方法,然而不同底物和处理方式下,致病菌的灭活规律存在较大差异,亟待研究和阐释.以沙门氏菌和大肠杆菌O157为模式致病菌,以不同初始pH条件下餐厨垃圾中致病菌的灭活规律为研究对象,分析致... 详细信息

黑水虻处理是近年发展起来的一种有机垃圾资源化方法,然而不同底物和处理方式下,致病菌的灭活规律存在较大差异,亟待研究和阐释.以沙门氏菌和大肠杆菌O157为模式致病菌,以不同初始pH条件下餐厨垃圾中致病菌的灭活规律为研究对象,分析致病菌灭活的主要因素和强化方法.结果发现,沙门氏菌在1~4 d被灭活,大肠杆菌O157在2~6 d被灭活,环境微生物以及物料酸性条件是致病菌灭活的主要因素.黑水虻是垃圾减量化的主要动力,但并不是致病菌灭活的主要因素.pH 6.0、8.0的条件比pH 5.3、10.0、12.0更具有优势,表现为较快的致病菌灭活速度、较高的黑水虻抗菌肽抑菌活性以及较快的幼虫生长速率.综上,黑水虻能够在减量化餐厨垃圾的同时灭活致病菌,初始pH 6.0~8.0的条件值得应用和推广.

关键词：黑水虻沙门氏菌大肠杆菌O157 生物安全餐厨垃圾酸碱度

餐厨垃圾厌氧消化过酸化系统微生态特征的宏基因组学分析

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环境科学学报 2022年第10期42卷 374-384页

作者：何琴李蕾赵小飞伍迪彭绪亚重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 西华师范大学环境科学与工程学院南充637002 重庆交通大学河海学院重庆400066

过酸化失稳是困扰有机废物厌氧消化(AD)过程高效稳定运行的一大难题.为探析不同诱导方式造成过酸化的AD系统微生态特征差异,在餐厨垃圾中温AD反应器中分别引入负荷扰动(R2)、温度及搅拌扰动(R3)以诱发系统过酸化,利用宏基因组学测序技术... 详细信息

过酸化失稳是困扰有机废物厌氧消化(AD)过程高效稳定运行的一大难题.为探析不同诱导方式造成过酸化的AD系统微生态特征差异,在餐厨垃圾中温AD反应器中分别引入负荷扰动(R2)、温度及搅拌扰动(R3)以诱发系统过酸化,利用宏基因组学测序技术,对比考察稳定与酸化系统微生物群落结构及主要产甲烷功能路径差异.结果表明,两种方式均成功诱发系统过酸化失稳,过酸化系统中挥发性脂肪酸(VFA)过量富集(R2、R3系统中分别高达(12.53±1.96)g·L^(-1)和(8.00±0.81)g·L^(-1))的同时,丙酸等多碳VFA组分比例大幅升高.R2、R3系统酸化后其产甲烷菌及相关酶受到高浓度VFA的显著抑制,酸积累程度更高的R2受抑制更为明显.且经相关性分析发现,多碳酸尤其是丙酸是抑制产甲烷作用的关键因素.与R2相比,R3具有更高的耗氢能力,耗氢微生物如可耗H2产酸的Treponema属和氢营养型产甲烷菌Methanoculleus属、Methanospirillum属等相对丰度显著高于R2.酸化系统均以乙酸营养型产甲烷为主要的产甲烷途径,并以Methanosaeta属为主要的乙酸型产甲烷菌.酸化系统中更高含量的乙酸产甲烷途径的AK-PTA酶有利于促进对乙酸的利用,增强厌氧消化微生物菌群对高浓度乙酸的耐受能力.本研究中的相关结果可为提高有机废物AD微生态抗酸化能力提供理论依据和数据支撑.

关键词：餐厨垃圾厌氧消化过酸化宏基因组学产甲烷途径