多種水果廢棄物厭氧消化產(chǎn)甲烷能力的研究.pdf

1、全球每年會產(chǎn)生大量的水果廢棄物。與農(nóng)作物秸稈等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物不同的是，水果類廢棄物有機物含量高，濕度大，極易腐敗，如不妥善處理會對環(huán)境造成污染，并引發(fā)蚊蟲滋生、疾病蔓延等一系列后果。厭氧消化技術較為適合用來處理水果類廢棄物，該技術不僅能夠高效降解水果類廢棄物，還能夠產(chǎn)生清潔能源沼氣。目前各國學者已對農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和市政等領域的有機廢棄物的厭氧消化利用有較為深入的研究，但在水果類廢棄物作為單一底物的可消化性方面還存在較大空白。本課題廣

2、泛研究了多種水果廢棄物的厭氧消化產(chǎn)氣性能及相關性質(zhì)，并以榴蓮殼為重點，進行了優(yōu)化產(chǎn)氣條件和與糞便進行厭氧共消化的研究。
　　首先，研究和比較了17種水果廢棄物的厭氧消化產(chǎn)甲烷性能。結(jié)果表明有些水果廢棄物富含脂質(zhì)或碳水化合物，如枇杷皮和紅毛丹核，比較適合用來進行厭氧消化產(chǎn)氣。而木質(zhì)素含量較高的水果類廢棄物厭氧消化產(chǎn)氣不佳，不建議作為單一底物進行發(fā)酵。采用了多元線性回歸模型來模擬水果廢棄物的厭氧消化實驗產(chǎn)甲烷量和其有機組分間的關系，通

3、過該模型可對其他水果廢棄物的實驗產(chǎn)甲烷量進行預測。四種動力學模型被用來對多種水果廢棄物的厭氧消化過程進行擬合。結(jié)果顯示相比于一階動力學模型和Fitzhugh模型，修正的Gompertz模型和Cone模型對于水果廢棄物的擬合度更高。
　　其次，基于上述實驗結(jié)果，結(jié)合各種水果廢棄物的實際產(chǎn)生量和利用價值，對榴蓮殼廢棄物展開了更深入的研究。采用響應面法，以產(chǎn)甲烷量最大化為目標，系統(tǒng)研究了榴蓮殼在不同進料有機負荷和F/I下的厭氧消化產(chǎn)氣性

4、能。結(jié)果顯示在0.2到2的范圍內(nèi)，F(xiàn)/I越低越好。同時，當進料有機負荷從3上升至27gVS/L時，榴蓮殼的甲烷產(chǎn)量呈現(xiàn)先急速上升后緩緩下降的趨勢。計算得出當F/I為0.2，進料有機負荷為20.45gVS/L時的實驗產(chǎn)甲烷量最高，為170.6ml/gVS。為了使最佳迸料參數(shù)更具實際意義，選取0.5為進料時最佳F/I，此時的最高實驗產(chǎn)甲烷量為165.0ml/gVS，對應的進料有機負荷仍為20.45gVS/L。對出料液性質(zhì)的分析表明在該條件下

5、的厭氧消化系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
　　此外，結(jié)合響應面實驗的結(jié)果，本課題在總負荷為20gVS/L，F(xiàn)/I=0.5的反應條件下，對榴蓮殼和雞糞、牛糞和豬糞以不同比例進行厭氧共消化的研究。結(jié)果顯示雞糞和牛糞不宜用來和榴蓮殼進行厭氧共消化反應。而豬糞能夠提升豬糞-榴蓮殼共消化系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷性能。當榴蓮殼∶豬糞=50∶50時，其實驗產(chǎn)甲烷量為224.8ml/gVS，高于榴蓮殼或豬糞單一厭氧消化時的實驗產(chǎn)甲烷量。經(jīng)協(xié)同性分析，榴蓮殼∶豬糞為50∶50