厨余垃圾发酵产能影响因素与机制研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文厨余垃圾发酵产能影响因素与机制研究硕士研究生：宋磊指导教师：施悦教授．学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：刘广民教授：，哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文厨余垃圾发酵产能影响因素与机制研究硕士研究生：宋磊指导教师：施悦学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisse

2、rtationfortheDegreeofM.EngInfluencingFactorsandMechanismofKichenWasteFermentationCandidate:SongLeiSupervisor:ShiYueAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineering&EngineeringThermophysicsDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEng

3、ineeringUniversity厨余垃圾发酵产能影响因素与机制研究摘要厨余垃圾作为船舶有机固体废弃物中的一种，极易腐败变质。如果不进行及时处理会对生活环境造成极大的威胁。而同时厨余垃圾中含有丰富的有机组分，具有巨大发酵产能潜力。基于上述原因，本文利用哈尔滨市的厨余垃圾为研究对象，创新性耦合了发酵动力学方程与响应曲面法对厨余垃圾的预处理方式以及发酵的影响因子进行研究；并通过高通量测序手段，研究了发酵前后微生物的群落演替规律。在预处理方案中选取热预处理与碱预处理进行研究。在热预处理条件下，利用热预处理温度与处理时间进行正交进行实验并进行能耗计算发现，当预处理质量超

4、过85g时60℃50min对底物处理可保证产气效果的同时有较低的处理能耗。在碱预处理条件下，利用碱浓度与处理温度相互正交进行试验得到，厨余垃圾在30g/L的NaOH在-5℃的环境下进行处理，产能效果最好。在影响因素的实验方案中选取发酵温度、初始pH以及接种比例进行研究。通过发酵温度的试验得到，发酵在55℃环境下进行，产能效果最好。通过初试pH的试验得到，初始pH的提升可有效提高产气，在试验范围内初始pH为8.5产气效果最好。在接种比例的研究中得到，接种比例在3/1时，厨余垃圾的发酵产能效果最好。最后本文选取了初始污泥样本以及热预处理和碱预处理的发酵最终样本进行了高

5、通量测序分析。其中初始污泥样本中微生物多样性较好，适合作为微生物筛选的接种物。经过热预处理的两组样本，微生物多样性有所降低，其中Bacteroides（拟杆菌）与Enterobacter（肠杆菌）比例提高。更有利于产氢的进行。在碱预处理的最终样本中微生物多样性最低，但表明经筛选得到四种主要微生物在发酵中起主要作用。本文研究结果对提高厨余垃圾的能源转化效率有较高的参考价值并且对发酵产能过程的调控提供了理论依据。关键词：厨余垃圾预处理影响因素高通量测序厨余垃圾发酵产能影响因素与机制研究ABSTRACTFoodwasteisoneoftheship'sorganicso

6、lidwastesandishighlysusceptibletospoilage.Ifnothandledintime,itwillposeagreatthreattothelivingenvironment.Atthesametime,kitchenwasteisrichinorganiccomponentsandhashugepotentialforfermentingproduction.Basedontheabovereasons,thisarticlemakesuseofthekitchenwasteinHarbinastheresearchobjec

7、t,innovativelycouplingthefermentationkineticsequationandresponsesurfacemethodologytostudythepretreatmentmethodsofkitchenwasteandtheinfluencefactorsoffermentation;andthroughhigh-throughputsequencingMeanstostudythemicrobialcommunitysuccessionbeforeandafterfermentation.Inthepretreatments

8、cheme