醋渣廢棄物的高效厭氧消化研究.pdf

1、醋渣是工業(yè)制醋的主要副產(chǎn)物之一，由于我國制醋行業(yè)高度發(fā)達(dá)，伴隨產(chǎn)生的醋渣數(shù)量也十分巨大，隨著我國人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，對(duì)食醋的需求也越來越大，因此每年有超過300萬t的醋渣產(chǎn)生。醋渣是由稻殼、麩皮等富含木質(zhì)纖維素的原料組成，由于其具有一定的酸性和腐蝕性，若處置不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。而現(xiàn)存的主要方法如填埋和焚燒不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的二次污染，也是一種對(duì)資源的浪費(fèi)。厭氧消化技術(shù)在快速穩(wěn)定的降解醋渣的同時(shí)，還能夠產(chǎn)生沼氣等清潔能源。目

2、前國內(nèi)外關(guān)于醋渣厭氧消化產(chǎn)甲烷的研究較少，存在一定的空白。因此，為了能夠有效地處理數(shù)量巨大地醋渣廢棄物，同時(shí)將其作為一種資源進(jìn)行利用，本課題對(duì)醋渣開展了一系列的高效厭氧消化處理研究。
　　首先，通過使用響應(yīng)面法中的中心復(fù)合設(shè)計(jì)來優(yōu)化醋渣厭氧消化的基礎(chǔ)條件，并探究原料與接種物比(F/I)、有機(jī)負(fù)荷以及初始pH值之間的協(xié)同關(guān)系。結(jié)果表明，最適合醋渣厭氧消化的條件為F/I比為0.5、有機(jī)負(fù)荷為31.49gVS L-1以及初始pH值為7.

3、29，其對(duì)應(yīng)獲得的累計(jì)單位甲烷產(chǎn)量為203.91mL gVS-1，Bd為46.99％。除此之外，在F/I比和有機(jī)負(fù)荷之間發(fā)現(xiàn)了明顯的協(xié)同作用，這為高F/I比（超過1.5）和有機(jī)負(fù)荷（超過40gVS L-1)的使用提供了可能性。
　　其次，在獲得了醋渣厭氧消化的最佳基礎(chǔ)條件后，通過使用多種不同的預(yù)處理方法來進(jìn)一步提高其厭氧消化產(chǎn)甲烷效率，并全面比較各種預(yù)處理方法的優(yōu)劣，找出最適合的預(yù)處理方法及條件。結(jié)果表明，堿預(yù)處理的去木質(zhì)素作用最

4、強(qiáng)，而酸預(yù)處理的去半纖維素作用更強(qiáng)。醋渣纖維素晶型呈Ⅰ型向Ⅱ型的過渡態(tài)，所有預(yù)處理都只起到溶脹纖維素的作用，但堿預(yù)處理溶脹作用更強(qiáng)，能夠促進(jìn)其再生重回纖維素Ⅰ型結(jié)構(gòu)。堿預(yù)處理對(duì)醋渣發(fā)酵效率的提升最為明顯，尤其是在3％氫氧化鈉、5％氫氧化鉀和4％堿性過氧化氫預(yù)處理?xiàng)l件下獲得了308.79、289.86以及294.32mL gVS-1的累計(jì)單位甲烷產(chǎn)量，與未處理醋渣的194.04mL gVS-1相比均獲得了極顯著性的提高。而4％的堿性過氧化

5、氫也由于污染小和成本低等因素被確定為最佳預(yù)處理?xiàng)l件。
　　另外，通過調(diào)節(jié)發(fā)酵體系的總固體含量(TS)，探究比較了醋渣液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)甲烷表現(xiàn)及其區(qū)別。結(jié)果表明，液態(tài)發(fā)酵在TS為10％的條件下獲得了最大累計(jì)單位甲烷產(chǎn)量為194.82mL gVS-1，但累計(jì)容積甲烷產(chǎn)量較低。而固態(tài)發(fā)酵在TS為20％條件下不僅獲得了最高的累計(jì)容積甲烷產(chǎn)量，為23.53Lmethane Lwork volume-1，而且還獲得僅略低于10％條件的累計(jì)

6、單位甲烷產(chǎn)量為174.32mL gVS-1。更重要的是，這一條件僅需16天時(shí)間就能獲得最高產(chǎn)氣的80％，因此可極大縮短發(fā)酵時(shí)間。
　　最后，通過使用堿與微波的聯(lián)合預(yù)處理來進(jìn)一步提高醋渣固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)甲烷效率。結(jié)果表明，聯(lián)合預(yù)處理能夠進(jìn)一步破壞木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，使更多的可降解部分暴露出來，其去木質(zhì)素作用更強(qiáng)，但易受阻礙，對(duì)纖維素的溶脹作用也更強(qiáng)，能夠進(jìn)一步促進(jìn)纖維素的再生重回Ⅰ型結(jié)構(gòu)。氫氧化鈉和氫氧化鉀單獨(dú)預(yù)處理效果不佳，不適用于固態(tài)發(fā)