农业废弃物与厨余垃圾共发酵工艺的优化研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文农业废弃物与厨余垃圾共发酵工艺的优化研究专业：市政工程硕士生：李雪兵指导教师：金鹏康教授摘要随着我国农村经济的快速发展，农村垃圾问题已成为我国新农村建设中的一个不可回避的问题。利用厨余垃圾和农业废弃物进行厌氧发酵开发生物质能源，是解决我国农村能源短缺和环境污染等问题的有效途径。基于国家十三五重点研发课题:西部典型缺水地区农村供水排水一体化技术及应用示范的支撑，本文在研究农业废弃物和厨余垃圾的单因素厌氧发酵产气特性的基础上，利用中心组合设计了3因素5水平的多因素试验，重点考察农业废弃物预处理温度、初始有机负荷(OLR)和原料质量比(厨余:农业废弃物)3个因素在中温(

2、35℃)条件下对农业废弃物和厨余垃圾混合厌氧发酵产气性能的影响，并运用响应面法对其工艺参数进行优化，旨在实现垃圾处理的无害化、资源化以及减量化，同时为农业废弃物的能源化利用与农村环境治理探索出一条新的高效的技术途径。单因素与多因素试验的研究结果表明，对农业废弃物进行适当的预处理可显著提高共发酵的产气效率和有机负荷，通过响应曲面最优化分析得到农业废弃物-1与厨余共发酵的最优条件为：预处理温度为170℃，初始有机负荷为0.02gVS•mL，-1厨余垃圾与废弃物的质量比为2:1，负荷产甲烷率的预测值最大为521.05mL•gVS，-1与试验平均值511.35mL•gVS的相对偏差仅为1.86%。与

3、此同时分析了不同因素对负荷产甲烷率的影响程度依次为初始有机负荷＞餐厨秸秆质量比＞预处理温度。通过红外光谱检测和扫描电镜对预处理前后的有机质进行定性分析，并检测预处理前后纤维素类物质含量的变化，发现热水解预处理农业废弃物，对纤维素、半纤维素、木质素及其含有的官能团均有一定程度的破坏，提高了生物降解性能，是共发酵底物产气效率更高的主要原因。关键词：农业废弃物；厨余垃圾；厌氧共发酵；响应面法；甲烷西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchonOptimizationofCo-fermentationprocessofAgriculturalwasteandFoodwasteSpecialty:M

4、unicipalEngineeringAuthor:LiXuebingAdviser:Prof.JinPengkangAbstractWiththerapiddevelopmentofruraleconomy,ruralgarbagehasbecomeanunavoidableproblemintheconstructionofnewcountryside.Usingkitchenwasteandagriculturalwastetodevelopbiomassenergybyanaerobicfermentationisaneffectivewaytosolvetheproblemsofe

5、nergyshortageandenvironmentalpollutioninruralareasofChina.Basedonthenationalkeyresearchanddevelopmentprojectofthe13thFive-YearPlan:ruralwatersupplyanddrainageintegrationtechnologyandsupportofapplicationdemonstrationintypicalwatershortageareasinwesternChina,onthebasisofstudyingthecharacteristicsofsi

6、nglefactoranaerobicfermentationgasproductionofagriculturalwasteandkitchenwaste,amulti-factorexperimentwith3factorsand5levelswasdesignedbyusingthecentercombination,andthepretreatmenttemperatureofagriculturalwastewasinvestigatedemphatically.Theeffectsofthreefactorsofinitialorganicloading(OLR)andrawma

7、terialmassratio(kitchenwaste:agriculturalwaste)onthegasproductionperformanceofmixedanaerobicfermentationofagriculturalwasteandkitchenwasteatmediumtemperatureof35℃.Theresponsesurfacemethodisusedtooptimizethe