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接种混合比和油脂对厨余垃圾干式厌氧消化的影响

接种混合比和油脂对厨余垃圾干式厌氧消化的影响

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作者：秦丞志青岛理工大学

学位级别：硕士

随着经济的不断发展和人口数量的不断增加,厨余垃圾的产生量呈现不断增长的趋势。由于厨余垃圾具有含水率高、有机质含量高、油脂含量高、易腐败变质的特征,若厨余垃圾处理处置不当,会造成资源浪费及环境的二次污染,甚至危害人类健康。... 详细信息

随着经济的不断发展和人口数量的不断增加,厨余垃圾的产生量呈现不断增长的趋势。由于厨余垃圾具有含水率高、有机质含量高、油脂含量高、易腐败变质的特征,若厨余垃圾处理处置不当,会造成资源浪费及环境的二次污染,甚至危害人类健康。利用微生物作用进行厌氧消化,能够使厨余垃圾内有机质分解转化为甲烷等清洁能源,同步实现厨余垃圾的无害化和资源化处理。因此,厌氧消化成为了厨余垃圾资源化利用的重要处理技术。相较于湿式消化(含固率低于15%),干式消化(含固率在15%～40%)具有占地面积小、沼液产量低、耐冲击等优势,因而厨余垃圾干式消化备受研究者和工程实践人员关注。接种混合比是影响厨余垃圾厌氧消化性能的关键参数,当前虽然已经有关于接种混合比影响厨余垃圾厌氧消化的相关探究,但是对于厨余垃圾厌氧消化混合物接种混合比的探究主要聚焦于湿式消化内接种物与消化底物之间的比例,然而关于接种混合物之间比例对厨余垃圾干式厌氧消化的影响鲜有探究。此外,厨余垃圾内含大量油脂,一方面,油脂厌氧消化具有较高的产气潜能,另一方面高浓度的油脂会抑制厨余垃圾厌氧消化系统微生物的代谢,降低沼气积累量。之前关于油脂对厨余垃圾厌氧消化利用的研究多集中于湿式消化。然而,油脂对厨余垃圾干式厌氧消化的影响及作用机制至今鲜有探究。因此,本工作以厨余垃圾作为消化底物,首先向厨余垃圾中添加不同比例的接种物(污泥和沼渣混合物),考查了接种物混合比对厨余垃圾干式消化性能的影响。然后,通过对比添加不同油脂含量来探究了油脂对厨余垃圾干式厌氧消化性能的影响,并通过分析产气性能、有机质生物转化规律、微生物多样性及群落结构等揭示了油脂对厨余垃圾干式消化的作用机制。本文首先研究了接种混合比对厨余垃圾干式厌氧消化的影响,结果表明,接种混合比能影响厨余垃圾干式消化产气效率。污泥作为唯一接种物的实验组累计产气量为187.65 m L/g VS,对于接种污泥与接种沼渣质量比为2:1、1:1、1:2、0:2的实验组,累计产气量分别为300.41 m L/g VS、281.39 m L/g VS、280.16 m L/g VS、225.50 m L/g VS,相较于只用污泥作为接种物的实验组产气量分别提升了59.22%、48.93%、48.46%和20.98%。与只接种污泥相比,沼渣添加有助于提高厨余垃圾厌氧消化产气效率。接种沼渣添加比例低,厌氧消化过程中容易出现挥发性脂肪酸(VFA)的过度积累,导致p H骤降,导致p H骤至3.48,导致系统过度酸化;在接种污泥与接种沼渣比为0:2的组内,接种沼渣添加比例高,反应系统内氨氮和VFA积累量高,反应系统内氨氮和VFA积累量分别增加至866.86 mg/L和9.40g/L,一定程度上抑制了厌氧过程,相较于添加沼渣比例低的组产气量降低,但相较于只接种污泥的实验组,总体还是促进气体的产生。随后,本工作探究了油脂含量对厨余垃圾干式厌氧消化的影响。结果表明,油脂能够促进厨余垃圾干式厌氧消化的产气量。当油脂的添加量在0%～4%的范围内时,油脂的添加对于厨余垃圾厌氧消化产气量的提升效果逐渐上升,含油率为4%时,厨余垃圾厌氧消化具有最高的累计产气量,为269.81 m L/g VS,较空白组提高177.9%。油脂含量为4%组别内,溶解性糖含量为47.19 g/L,相较于空白组,溶解性糖含量提升了75.2%,VFA浓度为8.02 g/L,明显高于空白组的7.25 g/L,当油脂浓度的添加量由4%逐渐上升到8%时,反应器中的累计产气量逐渐下降,当油脂浓度为8%时,累计产气量为161.53 m L/g VS,相较于空白组,累计产气量仍提升66.4%,且随着油脂含量的增加,虽然添加油脂质量分数越高的实验组VFA含量的更高,但是其系统内含有更多的消化细菌能够更快地将脂肪酸分解,使得反应器中的p H能够更早的趋于稳定,这说明油脂的添加能够分解更多的VFA为消化细菌提供消化基质,促进其产气,此外,当油脂含量由0%到6%时,厨余垃圾的减量率随着油脂含量的增加而提高,油脂含量为6%时,最大的减量率为7.83%,但当油脂含量进一步增加时,减量率逐渐下降。最后,本文利用高通量测序分析了油脂对厨余垃圾干式厌氧消化过程中微生物多样性及结构特征的影响。结果表明,油脂含量能影响厨余垃圾干式消化内微生物群落特征,空白组、油脂含量为4%以及油脂含量为8%的三组样品中群落丰富度存在较大差异。细菌门水平上,油脂浓度的增加会降低Firmicutes的相对丰富度,但会提高Proteobacteria的相对丰富度。细菌属水平上,三组样品中Lactobacillus的相对丰富度均最高,这是因为乳酸菌属适宜在酸性环境中生长。此外,分解溶解性糖的Leuconostoc,主要存在于空白组、油脂含量为8%的两组中,这可能是导致这两组中的溶解性糖在

关键词：厨余垃圾干式厌氧消化接种混合比油脂微生物群落特征

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基于全生命周期的厨余垃圾处置利用技术综合评价研究

基于全生命周期的厨余垃圾处置利用技术综合评价研究

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作者：张慧浙江大学

学位级别：硕士

我国垃圾分类收集政策推广后,产生了大量厨余垃圾需资源化处理。采用合适的方法进行评估,以选择更环保节能的厨余垃圾处置利用技术是解决城市生活垃圾问题的关键。本研究选取我国应用典型的4类厨余垃圾处置利用技术:焚烧发电、厌氧发酵... 详细信息

我国垃圾分类收集政策推广后,产生了大量厨余垃圾需资源化处理。采用合适的方法进行评估,以选择更环保节能的厨余垃圾处置利用技术是解决城市生活垃圾问题的关键。本研究选取我国应用典型的4类厨余垃圾处置利用技术:焚烧发电、厌氧发酵(发酵产生的沼渣可分为焚烧、堆肥或填埋3种处置方式)、好氧堆肥(包括阳光房堆肥及机器成肥)及填埋。基于生命周期思想建立厨余垃圾处置利用过程的综合评价模型,且所有数据均来自厨余垃圾处理厂的现场调研采样和实地分析。本研究建立了基于生命周期的能源-环境-经济(3E)多目标评价模型,以全面综合评估厨余垃圾整个处置利用过程。该模型采用生命周期评价(LCA)的标准化环境负荷和能源消耗(EU)分别定量评价环境及能源影响,同时结合生命周期成本分析(LCC)进行经济性评价。结果显示,4类处置利用技术的综合得分从高到低为:好氧堆肥、厌氧发酵、焚烧发电及填埋。两种好氧堆肥方式中,机器成肥的综合得分高于阳光房堆肥;三种厌氧发酵的沼渣处置方式从优到劣排序为沼渣堆肥、焚烧和填埋。由于LCA方法对能源消耗的评价基于热力学第一定律,未考虑能量转化过程中的不可逆损失及不同能量的品质差异,为此,本研究采用基于热力学第二定律的(火用)生命周期评价方法(ELCA)代替原能量评价模块。ELCA以积累(火用)消耗效率(η)为评价指标,能量转化效率与其值呈正相关,4类技术的结果从高到低排序为好氧堆肥、厌氧发酵、焚烧发电及填埋。两种好氧堆肥方式中,机器成肥的积累(火用)消耗效率高出阳光房堆肥15.10%;厌氧发酵的沼渣处理方式中,沼渣堆肥的积累(火用)消耗效率(35.25%)最高。采用积累(火用)消耗效率代替能源消耗(EU)进行3E耦合,结果排序与采用能源消耗指标一致,进一步证明了本研究结果的可靠性。本研究结果说明厨余垃圾作为肥料直接物质回收利用优于作为电力等能量利用。同时,考虑各类技术的实际应用场景及处理条件,基于评价研究结果将以上技术的实际适用情况进行分类,结果可为厨余垃圾资源化利用方法的选择提供参考。

关键词：垃圾分类厨余垃圾生命周期评价生命周期成本评价 (火用)生命周期评价多目标决策模型积累(火用)消耗

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零价铁调控厨余垃圾厌氧反应器运行特征和群落代谢研究

零价铁调控厨余垃圾厌氧反应器运行特征和群落代谢研究

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作者：张文婧太原理工大学

学位级别：硕士

厨余垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分,具有有机质含量高,可生化性好,厌氧产甲烷潜力较大等特点。厌氧消化,特别是高温厌氧体系,存在微生物代谢活性强、处理效率高、无害化水平高等优势。但由于厨余垃圾水解速率快,极易产生“过酸化”... 详细信息

厨余垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分,具有有机质含量高,可生化性好,厌氧产甲烷潜力较大等特点。厌氧消化,特别是高温厌氧体系,存在微生物代谢活性强、处理效率高、无害化水平高等优势。但由于厨余垃圾水解速率快,极易产生“过酸化”现象。本研究利用零价铁(ZVI)来提高厨余垃圾厌氧消化稳定性,并提升其产沼性能,进一步探究了零价铁为电极的厌氧消化-微生物电解耦合反应器(AD-MEC)对厨余垃圾中高温厌氧消化过程“过酸化”现象的消除和控制,并对其缓解效果进行评价。本研究首先在高温反应器中通过投加零价铁消除厨余垃圾厌氧消化“过酸化”现象,实验选取了4个含固率4%、6%、8%和10%。结果表明,高温条件下,H-ZVI反应器能够缩短由酸积累造成的延滞期,含固率为4%、6%的反应器在零价铁的作用下很快恢复产沼,甲烷产率相较低负荷反应器分别提高了52.05%、10.51%,达到335.95、355.66 m LCH/g VS,但随着含固率的升高,恢复产沼所需的时间也越来越长。零价铁的加入有效降低了体系氢分压,加快了由丁酸型发酵向丙酸型发酵的转变。在恢复产沼的H-ZVI反应器中,嗜氢产甲烷菌甲烷热杆菌属(Methanothermobacter)作为唯一优势产甲烷古菌,与互营乙酸氧化菌互养乙酸菌(Syntrophaceticus)相互作用,实现互营乙酸氧化产甲烷(SAO-HM)途径,恢复产甲烷代谢。对比零价铁在中温和高温两种厌氧体系中消除“过酸化”现象的效果,发现高温条件加快了“过酸化”现象的消除,但最终甲烷产率不及相同负荷的中温反应器,两者相差在100 m LCH/g VS以上。中高温厌氧消化体系在反应结束后的绝对优势产甲烷古菌分别是甲烷囊菌属(Methanoculleus)与Methanothermobacter,零价铁的加入促进了这两种嗜氢产甲烷古菌与Syntrophaceticus的互营代谢作用。利用厌氧消化-微生物电解耦合工艺进一步提升零价铁消除“过酸化”时产甲烷菌与互营菌之间的电子传递效率。但高负荷反应器中只有Fe-C(0.3V)反应器的产沼性能较对照组提升了14.92%,而低负荷反应器仅Fe-Fe(0.3V)反应器甲烷产率得到了提升。低负荷反应器厌氧消化以丙酸型发酵为主;高负荷反应器中Fe-C(0.3V)反应器的挥发性脂肪酸水解速率最快,主要产酸代谢类型由丁酸型发酵转向丙酸型发酵,之后恢复正常产沼。本研究为提升厌氧反应器运行稳定性提供了相应技术措施,对零价铁调控高温和中温厌氧产甲烷代谢差异进行阐释,进一步丰富了厨余垃圾厌氧产甲烷技术相关理论。

关键词：厨余垃圾厌氧消化零价铁过酸化互营乙酸氧化产甲烷

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生命周期视角下城市厨余垃圾管理系统碳减排路径优选

生命周期视角下城市厨余垃圾管理系统碳减排路径优选

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作者：张家蔓东莞理工学院

学位级别：硕士

随着人口增长和经济发展,我国厨余垃圾的产生量持续增加。厨余垃圾处理过程的直接和间接碳排放约占全球碳排放量的6%。降低厨余垃圾处理的碳排放是实现碳减排目标的有效途径,因此,需要对厨余垃圾管理系统的碳排放特征和碳减排路径进行... 详细信息

随着人口增长和经济发展,我国厨余垃圾的产生量持续增加。厨余垃圾处理过程的直接和间接碳排放约占全球碳排放量的6%。降低厨余垃圾处理的碳排放是实现碳减排目标的有效途径,因此,需要对厨余垃圾管理系统的碳排放特征和碳减排路径进行研究。厨余垃圾管理系统的碳排放受到垃圾产量、处理技术等多种因素的影响,从而展现出不确定波动变化特征。在识别厨余垃圾管理系统碳排放影响因素的基础上,如何表征其不确定变化特征,并探寻环境效益和经济效益最大化的厨余垃圾有效处理方案,是城市厨余垃圾管理系统研究面临的主要问题之一。针对这一问题,本研究在生命周期视角下,探究区域厨余垃圾处理的碳减排优选路径。本研究提出一套基于生命周期分析和相关性分析的厨余垃圾处理碳减排优化模型。首先运用生命周期分析方法构建厨余垃圾管理碳排放清单,系统边界主要包含垃圾清运、垃圾处理和最终处置等过程;其次,结合Copula函数和拉丁超立方抽样方法,分析厨余垃圾产生量与社会经济发展水平的相关性,评估厨余垃圾管理系统参数的不确定性,预测人均厨余垃圾产量的分布特征;最后,考虑厨余垃圾管理系统的不确定性,采用区间线性规划方法构建厨余垃圾处理系统经济成本最小的碳减排路径优选模型,提出适宜的碳减排路径优选方案。为了验证模型和方法的有效性,本研究以广东省肇庆市作为研究案例。2020年肇庆市厨余垃圾处理方案主要由填埋和焚烧组成,厨余垃圾处理碳排放为613.4 kg COeq/t。生命周期分析结果表明,厌氧消化处理技术组合更优,碳排放为137.0～173.0 kg COeq/t,能源净输出为340.3～416.3k Wh/t;好氧堆肥处理技术组合的经济成本低,为101.8～130.7元/t。本研究采用Copula函数分析厨余垃圾产量与人均可支配收入和人均GDP的相关性,通过相关性、拉丁超立方抽样和决策者偏好选择肇庆市厨余垃圾产量分布区间。2025年和2035年预测厨余垃圾产量分别为16.51～27.51万吨和29.38～48.95万吨,每日人均厨余垃圾产量分别为0.12～0.20 kg和0.17～0.29 kg。本研究根据不同处理技术的特点,设置减量化策略(生化处理组合焚烧和填埋)和简易策略(生化处理组合填埋、焚烧组合填埋),并结合垃圾产量区间和两种策略设置四个优化情景,构建厨余垃圾管理系统的碳减排路径优选模型。优化结果表明减量化策略优于简易策略。与简易策略相比,减量化策略的能源净输出增加2.48%,经济成本减少1.16%,碳排放增加1.36%。与2020年的处理模式相比,减量化策略下2025年厨余垃圾处理的碳排放减少了10.87%(情景二)和12.65%(情景四);2035年的碳排放减少了33.28%(情景二)和33.63%(情景四)。在减量化策略下,“焚烧-填埋”组合,“厌氧消化-焚烧-填埋”组合与“好氧堆肥-焚烧-填埋”组合在2025年和2035年的应用比例分别约为82.04%、3.03%、14.92%和70.57%、16.27%、13.16%。为了实现上述厨余垃圾处理方案,肇庆市好氧堆肥和厌氧消化处理能力在2025年和2035年分别需要提升至5.02万吨和0.54万吨,5.47万吨和10.71万吨。根据研究结果,本研究提出以下政策建议:(1)在碳减排贡献上,减量化策略和简易策略比2020年的处理模式更优。减量化策略的碳排放虽然略高于简易策略,但在能源净输出和经济成本具有优势。考虑城市土地资源稀缺性和可持续发展需求,建议逐步推进减量化策略;(2)考虑到经济成本投入,建议肇庆市构建以好氧堆肥和厌氧消化为主,焚烧和填埋处理相辅的厨余垃圾处理模式。此外,需要通过优化厌氧消化技术以降低其处理成本。

关键词：厨余垃圾生命周期分析碳减排区间线性规划

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社区厨余垃圾处理器研究设计

社区厨余垃圾处理器研究设计

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作者：李宇晗北京林业大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的加快,经济与生产极大地丰富了人们的物质生活,但同时生产与生活中的垃圾产出量也在不断增多,“垃圾围城”现象屡次出现,城市生活垃圾处理问题成了生产生活与生态环境之间的关键一环。近几年,我国大力落实生活垃圾源头... 详细信息

随着城市化进程的加快,经济与生产极大地丰富了人们的物质生活,但同时生产与生活中的垃圾产出量也在不断增多,“垃圾围城”现象屡次出现,城市生活垃圾处理问题成了生产生活与生态环境之间的关键一环。近几年,我国大力落实生活垃圾源头分类的相关政策,初步确立了以“四分法”为准则的垃圾分类模式,包括可回收垃圾、厨余垃圾、其他垃圾和有害垃圾,经过源头的合理分类和有效的回收再利用,使得垃圾在生命周期中获得了“再生”的起点。其中分出量巨大的厨余垃圾具有产量大、成分复杂、易腐烂的特点,并且具有污染性与可回收性的双重属性,厨余垃圾急需高效、合理的处理方式.论文首先通过文献研究法、问卷调查法、访谈法来分析现有厨余垃圾分类回收模式,处理技术的现状和优缺点以及前端、终端设施的应用情况,总结研究成果的可借鉴之处。对厨余垃圾分类回收工作进行情景化设计,从用户需求出发,结合环境要素,运用情感化设计、低碳设计原则对社区厨余垃圾处理器进行再设计,从而实现厨余垃圾更高效的资源化利用。将设计需求与厨余垃圾堆肥原理相结合,利用矛盾分析法,合理高效地解决问题,提出合理的功能分布,对厨余垃圾处理模式提出科学的解决方案,对社区厨余垃圾处理器不断进行优化改良设计,将优选设计建立三维模型,并对最终产品进行决策分析和满意度评估,分析其资源化利用效益,验证产品的可行性与高效性。最终产品为社区厨余垃圾处理提供实践方案,鼓励社区居民切身参与到厨余垃圾资源化利用的行动中去。

关键词：厨余垃圾社区厨余垃圾处理器资源化厨余垃圾堆肥再设计

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超高温菌好氧发酵处理厨余垃圾工艺及机制研究

超高温菌好氧发酵处理厨余垃圾工艺及机制研究

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作者：侯文涛沈阳建筑大学

学位级别：硕士

2017年3月,国家发展改革委员会、住房城乡建设部联合发布了《生活垃圾分类制度实施方案》(以下简称《方案》)起,生活垃圾的处理就成为社会的关注的重点,而作为占据生活垃圾30%～50%的厨余垃圾自然而然也成为了处理的重点。截止到2018年... 详细信息

2017年3月,国家发展改革委员会、住房城乡建设部联合发布了《生活垃圾分类制度实施方案》(以下简称《方案》)起,生活垃圾的处理就成为社会的关注的重点,而作为占据生活垃圾30%～50%的厨余垃圾自然而然也成为了处理的重点。截止到2018年中国易腐垃圾产生量达到1.08亿t,其现有的处理能力早已经达到饱和,且“垃圾围城”已成为大多数城市面临的主要环境问题之一。由于厨余垃圾具有高油、高盐的特性,使得传统的高温堆肥处理方法效率低下。但随着近几年在好氧发酵技术基础上发展出来的超高温菌好氧发酵技术被越来越多的人关注到。相比高温发酵厨余垃圾,超高温好氧发酵以其超高的温度、较短的周期、腐熟效果良好等特点逐渐受到大家的重视,与其相关的论文也在逐年递增。本研究主要针对厨余垃圾的处理,采用超高温菌好氧发酵技术,分别进行了针对性的工艺优化研究、不同基质与基质不同比例对厨余垃圾发酵能力研究,发酵过程微生物群落主体结构的变化以及对高油、高盐降解能力方面的研究。主要研究结论如下:针对工艺优化的实验研究表明:以发酵过程中所达到的A(外界温度)、B(通风量)、C(初始含水率)、D(翻堆频率)为正交实验的指标,分别对发酵温度、通风量、翻堆频率、初始含水率四个工艺参数进行了优化分析。之后采用综合平衡法、评估法,综合分析各组优化工艺对发酵的影响程度,以得到最优工艺条件。当外界温度为25℃、含水率为50%、通风量为5m/(m·h)时、翻堆频率为4d/次时,堆肥的综合处理效果最好。研究相同基质在不同比例下的效果研究:基质即为微生物提供营养元素的物质,添加基质可以降低堆体中油脂、盐分的含量、降低堆体粘度、加速小分子物质流动、为微生物提供适宜的生长环境,以此来提高超高温菌好氧发酵厨余垃圾效果。本实验选用牛粪作为基质,通过调节牛粪与厨余垃圾的比例来探究好氧发酵厨余垃圾最合理的搭配比例。牛粪和厨余的混合比例分别为3:1、1:1、0:1,逐步提高厨余垃圾的占比进行了三次堆肥实验;重点研究了超高温对厨余垃圾的处理影响以及基质调节策略的效果。同时设立未经基质调节的厨余垃圾单独堆肥形成对照。结果表明:在超高温实验当中,三组堆肥实验不依靠外源热源加热,平均温度能够达到80℃以上,最高温度分别达到了84℃、84℃、81℃,厨余垃圾所具有的高盐、低p H问题得到一定的改善;同时对堆肥产物的腐熟度进行了检测,种子发芽率分别为92%、98%、90%,GI≥80%,碳氮比分别为8.95、8.95、8.37,C/N≤10,符合腐熟要求。当牛粪与厨余垃圾比例为1:1时,堆肥发酵温度、C/N,种子发芽率等指标效果最好,均达到厨余垃圾的资源化效果最好。说明基质与厨余垃圾比例为1:1时,超高温好氧发酵厨余垃圾效果最佳。研究不同基质对超高温菌好氧发酵厨余垃圾的效果研究:在经过上述实验确定了最佳比例后,本实验结合各种废弃物的特点,研究不同基质超高温菌好氧发酵厨余垃圾的效果。采用厨余+辅料、厨余+鸡粪+辅料、厨余+牛粪+辅料比例分别为1:3、1:1:3、1:1:3进行堆肥,辅料是来源于上一次的堆肥产物,并设厨余+辅料为R1组、厨余+鸡粪+辅料为R2组、厨余+牛粪+辅料为R3组.结果在超高温实验当中,R2组花费15天,氮、磷等营养元素最高,资源化能力强,且C/N为6.92、种子发芽率为96%,满足腐熟度要求;R3组花费9.8天,反应周期最短,且C/N为8.55、种子发芽率为94%,满足腐熟度要求;R1组花费12.6天,C/N为9.59、种子发芽率为89%,相比较于R2、R3组,厨余处理效果最差。研究超高温菌好氧发酵厨余垃圾过程中超高温优势菌的变化及油、盐降解方面的优势:本实验采用厨余+堆肥腐熟成品+禽畜粪便比例为1:2:1进行堆肥,并设对照组S。在其实验中我们可以发现在超高温菌好氧发酵过程中,芽孢杆菌是绝对的优势菌种,且嗜盐菌芽孢八叠球菌(Sporosarcina)、除油菌复合芽孢杆菌(Compostibacillus)占比分别达到了29.06%、3.93%,且在超高温阶段检测到了固硫、固氮菌红螺菌(Rhodospirillaceae)占比为3.72%,油脂、盐分含量则是分别从原来在堆体当中的1.94%、3.62%降到了0.15%、0.88%,种子发芽率也能够达到90%以上。由此我们得出一个结论,在堆肥过程中,超高温菌所产生的高温不但加快油脂、盐分的消耗,也在一定程度上促进了相关菌种的生长,提高了对厨余垃圾的处理能力,并推测芽孢杆菌科(Bacillales、Compostibacillus、Bacillaceae＿2)、高温放线菌科(Planifilum)可能是作为推动好氧发酵厨余垃圾能够达到80℃以上的主要菌群。

关键词：厨余垃圾超嗜热菌好氧发酵工艺优化除油、除盐效果

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可持续设计视角下社区厨余垃圾回收利用系统设计研究

可持续设计视角下社区厨余垃圾回收利用系统设计研究

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作者：李阿辰青岛大学

学位级别：硕士

随着国家实行垃圾分类政策,占据生活垃圾中较大比例的厨余垃圾资源化利用潜力逐步提升,为实现厨余垃圾减量化、无害化、资源化的回收目标,我国出台了一系列相关政策和规划,努力提高厨余垃圾资源化利用能力和完善的厨余垃圾回收利用系统... 详细信息

随着国家实行垃圾分类政策,占据生活垃圾中较大比例的厨余垃圾资源化利用潜力逐步提升,为实现厨余垃圾减量化、无害化、资源化的回收目标,我国出台了一系列相关政策和规划,努力提高厨余垃圾资源化利用能力和完善的厨余垃圾回收利用系统建设。社区是厨余垃圾最大的产生地,但当前社区环境下生活垃圾混投现象严重、没有配备相应的处理设备、回收运作流程不规范、人力财力成本耗费巨大等现象依旧存在,如果不能及时回收,依旧会造成巨大的资源浪费,因此,对于社区厨余垃圾回收利用系统的研究和创新设计非常具有现实价值。本文基于当前我国社区环境,结合可持续设计和可持续产品服务系统相关概念,综合考虑当前市场、技术和人群等影响因素,对社区环境下的厨余垃圾回收利用系统展开设计研究。首先,通过对可持续设计理念和可持续产品服务系统的研究,探究适用于本次课题的相关理论方法,梳理出社区厨余垃圾回收利用系统的研究流程。其次,对现有厨余垃圾处理技术和相关设备进行调研,梳理出当前用于垃圾处理的相关方法和技术,总结目前市场上现有产品的不足之处。再次,以用户访谈和问卷调查方法对参与厨余垃圾回收利用的利益相关者进行调研和需求获取,基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)汇总用户需求,找到用户需求中的关键需求为设计实践提供方向和依据。最终,基于以上理论研究和调研结果,构建可持续的厨余垃圾回收利用系统,明确系统中各利益相关者的服务内容、盈利方式和互动关系,提出了一套可持续的产品服务系统流程图、厨余垃圾回收利用设备和移动端应用程序设计方案,并验证设计结果的可行性,以使用导向型为主导的业务模式下,通过利益关系驱动系统内静态功能和动态交互的实现,为解决社区厨余垃圾回收利用的现存问题提供了有效方案。

关键词：可持续设计厨余垃圾回收利用系统可持续产品服务系统

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S市W区城市居民厨余垃圾处理问题研究

S市W区城市居民厨余垃圾处理问题研究

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作者：孔月梅苏州大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国生产水平的高速发展,人们的饮食习惯和食物的能源结构发生了很大的改变。随着城乡居民生活水平的不断提高,目前居民厨余垃圾在家庭生活垃圾中所占的比例逐年升高。厨余垃圾是一种具有含盐量高、含油量高、含水率高、含... 详细信息

近年来,随着我国生产水平的高速发展,人们的饮食习惯和食物的能源结构发生了很大的改变。随着城乡居民生活水平的不断提高,目前居民厨余垃圾在家庭生活垃圾中所占的比例逐年升高。厨余垃圾是一种具有含盐量高、含油量高、含水率高、含有机质高和易腐烂等特点的易腐垃圾,如果不及时处理容易产生恶臭,并会滋生病原体微生物,引发环境污染问题。与此同时,资源和环境问题是二十一世纪困扰我国经济持续发展的重要问题,我国的基本国策是走一条经济、社会、环境、资源协调可持续发展的道路。各级政府更加重视以资源节约、综合利用为主的循环经济项目。厨余垃圾的减量化、无害化、资源化是城市管理的重要组成部分,厨余垃圾的处理是实现居民厨余垃圾“三化”的关键步骤。厨余垃圾处理属于城市管理,城市管理下社会治理工作的两大核心主体是政府和企业,同时居民也是重要的参与主体。社会治理中占主导地位的是政府,企业则是政府必不可少的协同主体。笔者以S市W区居民厨余垃圾处理作为本文的研究对象,通过对比分析目前国内外城市居民厨余垃圾处理现状,运用文献研究法、结构访问法提取W区居民厨余垃圾处理过程中存在的问题。调查发现,W区目前主要存在居民垃圾分类不彻底、政府监管力度不足和部分厨余垃圾处理站规划不到位以及厨余垃圾处理资源性不足和环保企业服务意识不足等问题。本文对W区居民厨余垃圾处理过程中存在的问题与不足,分析问题存在的主要原因,并结合公共管理学中的相关知识,站在政府、居民以及环保企业三方之间协同治理的角度上,提出相对应的对策建议。分别提出了政府全方位宣传和大力度监督,推动居民垃圾分类主动性、政府委托第三方监管和合理灵活利用处理资源,保障厨余垃圾处理、强化产学研合作,推动技术创新以及政府通过考评提升企业服务意识等对策。为W区居民厨余垃圾处理工作提供一定的参考,使得地方性政府能够采用行之有效的居民厨余垃圾处理方式,保护生态环境。

关键词：厨余垃圾源头分类垃圾处理协同治理

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高含固厨余垃圾厌氧消化超负荷失稳预警及恢复调控

高含固厨余垃圾厌氧消化超负荷失稳预警及恢复调控

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作者：陈勃言哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来我国生活垃圾产量逐年递增,且其中有60%0%来源于厨余垃圾。相比于焚烧、填埋、堆肥等处理技术,厌氧消化技术为最符合可持续发展道路的清洁环保处理手段。来自于进料基质、温度变化、水力条件等微小冲击都会使厌氧消化体系出现大... 详细信息

近年来我国生活垃圾产量逐年递增,且其中有60%0%来源于厨余垃圾。相比于焚烧、填埋、堆肥等处理技术,厌氧消化技术为最符合可持续发展道路的清洁环保处理手段。来自于进料基质、温度变化、水力条件等微小冲击都会使厌氧消化体系出现大幅度波动,而进料基质波动失稳更是限制工业上高负荷运行的主要因素。本文构建垂直流高含固厌氧消化反应器,通过进料底物负荷调控,营造体系超负荷失稳过程,监测此过程中全方位性质下的参数变化,以寻找潜在的有效失稳预警指标。并在反应系统预警指标突变后添加复合铁碳基材料,以观察相比单一材料是否是更加有效的恢复调控技术,最后进行微生物菌群解析,以了解全过程的内在机理。负荷提升实验结果表明高含固厨余垃圾厌氧消化最适有机负荷为6 kg VS·m-3·d-1时,此时体系稳定性最好,甲烷产量最高。当负荷继续提升时,代谢产物挥发酸积累使得体系碱度被逐步消耗,且过高浓度的氨氮和盐分使得微生物活性降低,反应体系稳定性下降,直至崩溃失稳。选定复合参数乙酸/丙酸作为本研究中超负荷失稳的预警判据,其预警时间为21d,突变方向为骤降,临界数值为2。在不同含固率下添加零价铁均显著促进了水解酸化过程,且提高了体系的碱性环境。但只有在6%含固率下零价铁的添加使得甲烷产量显著提升,9%和12%含固率下甲烷产量均有所降低。在不同含固率下添加污泥基生物炭均显著提升了体系的甲烷产量,促进了水解过程及乙酸和丙酸的降解转化。分别使用铁碳基材料对临界失稳污泥进行恢复,均具有良好的恢复效果,具体恢复速度为铁炭复合>生物炭>零价铁>空白。在厌氧消化负荷提升过高时,细菌Proteobacteria向Firmicutes转化,古菌Methanothrix丰度降低,Methanolinea丰度增加,产甲烷途径由乙酸型向氢型转化;且Methanothrix具有DIET功能,其丰度降低使得电子传递效率降低,从而使反应体系稳定性下降,最终崩溃。添加零价铁后,6%含固率下Chloroflexi丰度增加,且Methanothrix是优势菌种,产甲烷过程得到促进;9%和12%含固率下Proteobacteria丰度增加,但Methanothrix丰度下降,产甲烷过程受到抑制。添加生物炭使Chloroflexi丰度增加,Firmicutes丰度降低,提升了Methanothrix和Methanosarcina的丰度,促进了乙酸及甲基营养型产甲烷途径。添加铁碳基材料恢复临界失稳污泥,零价铁提高了Methanosarcina和Methanothrix的丰度;生物炭提升了Methanosarcina的丰度。但微生物丰度提升幅度为Fe>Fe C>C,认为是由于C的吸附功能占主导地位,因此添加生物炭作为恢复技术的微生物群落变化响应相比其余两组显著性降低。本研究对高含固厨余垃圾厌氧消化超负荷失稳预警指标及有效恢复措施进行了探索,并从微生物水平探究了机理,研究结果期望为过程监控提供理论支持。

关键词：厨余垃圾超负荷失稳预警指标零价铁生物炭微生物群落

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污泥腐熟料异位添加对厨余垃圾堆肥过程的影响

污泥腐熟料异位添加对厨余垃圾堆肥过程的影响

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作者：张清怡福建师范大学

学位级别：硕士

厨余垃圾好氧堆肥技术极具推广前景,但仍存在有机质降解慢等问题。污泥腐熟料产量大、来源稳定、微生物种类丰富,探究污泥腐熟料能否改善厨余垃圾堆肥过程及其作用机理具有研究意义。设置不同通风条件,采用静态堆肥并间歇翻堆,考察不同... 详细信息

厨余垃圾好氧堆肥技术极具推广前景,但仍存在有机质降解慢等问题。污泥腐熟料产量大、来源稳定、微生物种类丰富,探究污泥腐熟料能否改善厨余垃圾堆肥过程及其作用机理具有研究意义。设置不同通风条件,采用静态堆肥并间歇翻堆,考察不同通风条件厨余垃圾堆肥过程的理化指标及微生物群落变化,研究通风条件对厨余垃圾堆肥过程中有机质降解和腐殖化过程的影响。实验结果表明:高通风增加Basidiomycota、Thermobifida和Pseudoxanthomonas在堆肥中期的丰度,促进纤维素降解和腐殖质前体物的产生,加速芳构化进程,但在堆肥后期促进胡敏酸的分解;低通风延滞富里酸转化为胡敏酸的速度。在厨余垃圾堆体中分别添加超高温、高温污泥腐熟料,并设置高低添加比例进行静态堆肥。通过设定高、低通风条件,分析堆肥过程中各种理化指标,包括木质纤维素含量及DOM不同分子量分布等,研究腐熟料对厨余垃圾堆肥过程中有机质降解和腐殖化过程的影响;采用红外光谱(FTIR)及高通量测序等手段,探讨腐殖化影响机理。实验结果表明:腐熟料均能延长60℃以上堆温持续时间、提高堆温峰值,促进VS的降解和富里酸在堆肥中期向胡敏酸的转化;低通风条件,腐熟料高温期延滞胡敏酸的合成,腐殖质以富里酸为主;堆肥后期增强Basidiomycota丰度,促进木质素的降解,促进富里酸的分解和胡敏酸的合成;堆肥中期增加Bacillus丰度,促进含氮有机质的降解且超高温腐熟料的作用更强;降低硝化细菌(Pseudomonas和Pusillimonas)堆肥中期的丰度,抑制硝化作用且高温腐熟料抑制作用更强。高通风条件,超高温、高温腐熟料在高温期-降温期促进富里酸转化成胡敏酸,腐殖质以胡敏酸为主,促进芳构化进程,且前者作用更明显;高温腐熟料的氨化作用最强烈,堆肥中期Bacillus丰度大于其他处理;堆肥中后期超高温腐熟料促进胡敏酸的二次分解。高比例处理中可直接矿化木质素的Basidiomycota相对丰度增强,促进木质纤维素等大分子有机质的矿化,减少腐殖质前体物的产生并抑制其合成,DOM中小分子占比(62%)大于对照组(34%);提高了Pusillimonas、Pseudomonas、Nitrosomonas等硝化细菌相对丰度,强化硝化作用。

关键词：厨余垃圾堆肥超高温污泥腐熟料腐殖化温度通风量

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