餐廚廢水和玉米芯的產(chǎn)甲烷與飼養(yǎng)武漢亮斑水虻利用研究.pdf

1、隨著化石能源的日益短缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，將有機廢棄物轉(zhuǎn)化成能源物質(zhì)具有十分重大的意義。其中，餐廚廢水是餐廚廢棄物中的主要組成部分，也是污染源之一，嚴(yán)重危害著城市生活環(huán)境和人們的身體健康，而玉米芯是沒有被充分利用的蘊含能源物質(zhì)較多有機廢棄物之一。資源化利用這些有機廢棄物可緩解能源短缺問題。目前，利用厭氧發(fā)酵技術(shù)生物處理有機廢棄物產(chǎn)能是此類研究的熱點之一，而利用昆蟲轉(zhuǎn)化有機廢棄物積累自身生物質(zhì)產(chǎn)生能源物質(zhì)也越來越成為本世紀(jì)科學(xué)研究的亮點

2、。本研究利用厭氧發(fā)酵技術(shù)和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化有機廢棄物技術(shù)聯(lián)合處理餐廚廢水和玉米芯，獲取可再生能源，達到資源化利用有機廢棄物和額外產(chǎn)能的目的，開發(fā)了生物能源利用新領(lǐng)域，為生物質(zhì)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。
　　對不同來源餐廚廢水成分及酸化特性研究，結(jié)果表明，環(huán)境溫度越高，酸化越快。為提高其pH值及緩解酸化對厭氧發(fā)酵的抑制，探討不同比例好氧活性污泥對餐廚廢水pH值的影響;另外，研究曝氣處理在好氧活性污泥處理的基礎(chǔ)上對餐廚廢水的影響，為下一部分

3、厭氧發(fā)酵提供研究基礎(chǔ)，結(jié)果表明，好氧活性污泥和曝氣聯(lián)合處理后，餐廚廢水pH值快速上升至6.5左右;在此基礎(chǔ)上，餐廚廢水接種不同比例厭氧活性污泥厭氧發(fā)酵;同時，與餐廚廢水不同堿預(yù)處理后直接厭氧發(fā)酵對比，結(jié)果表明，KOH預(yù)處理餐廚廢水后30％厭氧接種比例甲烷總產(chǎn)量最大，平均甲烷產(chǎn)氣率為1.70±0.1L/d。探討餐廚廢水酸化特性和研究高乙酸濃度餐廚廢水厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，為最終利用餐廚廢水作為酸添加物預(yù)處理玉米芯產(chǎn)能提供依據(jù)。
　　為研究

4、玉米芯的產(chǎn)能潛力，本研究利用不同比例玉米芯和豬糞混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，得到玉米芯和豬糞以干重3∶2配比為最佳產(chǎn)甲烷組;400g玉米芯與豬糞以3∶2干重比厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣周期為29d，共產(chǎn)生沼氣86.70L，積累沼氣產(chǎn)氣率為220.71mL/gVSadded，積累甲烷產(chǎn)氣率為139.37mL/gVSadded;厭氧發(fā)酵后沼渣則由武漢亮斑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期為8d，產(chǎn)生14.35 g武漢亮斑水虻幼蟲干蟲，提取3.34

5、g武漢亮斑水虻油脂，制備3.17g生物柴油，生物柴油提取率94.91％，同時降解了約2.05％的木質(zhì)素。玉米芯既能厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷，還能通過武漢亮斑水虻生物轉(zhuǎn)化制備生物柴油，且武漢亮斑水虻的轉(zhuǎn)化過程具有降解纖維的潛力。
　　為進一步研究武漢亮斑水虻降解玉米芯纖維的產(chǎn)能過程，分別采用乙酸和KOH預(yù)處理、纖維素復(fù)合酶處理和酵母處理玉米芯。處理完的上清液分別用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷，對比不同處理組產(chǎn)氣效果和產(chǎn)甲烷潛力，研究表明，在800ml有

6、效容積的發(fā)酵瓶中厭氧發(fā)酵13d后，8％的乙酸預(yù)處理組和2％KOH預(yù)處理組產(chǎn)氣效果較好，分別產(chǎn)生沼氣和甲烷6.46和3.03L、6.14和3.06L，另外，高濃度的KOH預(yù)處理對上清液厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣有抑制作用;處理完的玉米芯殘渣由武漢亮斑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化周期10d，研究表明，4％乙酸處理組和4％KOH處理組獲得的武漢亮斑水虻幼蟲油脂最多，分別約0.26g/50頭和0.44g/50頭，油脂提取率分別達到23.01％和24.04％，在整個利用

7、玉米芯產(chǎn)能過程中，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素都得到大量降解，這說明厭氧發(fā)酵和武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化技術(shù)對聯(lián)合處理玉米芯產(chǎn)能是可行的。
　　根據(jù)餐廚廢水酸化特性，以餐廚廢水作為酸預(yù)處理玉米芯的添加物，研究餐廚廢水和玉米芯產(chǎn)甲烷與武漢亮斑水虻轉(zhuǎn)化玉米芯殘渣積累脂肪。餐廚廢水浸泡預(yù)處理玉米芯正交試驗，結(jié)果表明，75℃浸泡溫度、5h浸泡時間和60g/L浸泡濃度為最佳預(yù)處理條件。在餐廚廢水浸泡玉米芯的最佳處理條件下，4L餐廚廢水浸泡240g玉米芯后