餐厨垃圾联产沼气和生物基燃料油的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:chting0910
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伴随着我国经济的高速发展,城镇化规模的不断扩大,饮食行业的繁荣使得餐厨垃圾的排放量逐年增加,并且餐厨垃圾在城市日常垃圾总量中的比例也越来越大。如果不能及时有效的处理这些餐厨垃圾将会对环境造成严重危害。餐厨垃圾是由餐桌上的剩饭剩菜组成,主要成分是面粉和大米,蔬菜,动植物油,肉类,骨头等。鉴于餐厨垃圾水分大、油脂和盐分含量高和极易腐败变质、容易被微生物分解等特性,厌氧发酵法在有效处理餐厨垃圾的同时还可以产生清洁能源沼气。论文开展了餐厨垃圾批量发酵产沼气性能的研究、餐厨垃圾厌氧发酵半连续产沼气试验研究,并在前期研究基础上,开展餐厨垃圾分离的废油脂催化裂化制备生物基燃料油的试验研究。通过研究获得以下研究结果:(1)餐厨垃圾批量发酵产沼气性能的研究主要考察了发酵温度、发酵浓度、油脂和盐分都对餐厨垃圾厌氧发酵产沼气性能的影响。试验结果表明,在45℃和发酵浓度为8%时,餐厨垃圾厌氧发酵效果最好,累计产气量达到30L,累计甲烷含量16.5L,TS产气率为0.38L·(gTS)-1,VS产气率为0.58L·(gVS)-1,TS降解率为62.38%,VS降解率为69.20%,池容产气率为0.64m3·m-3·d-1。油脂对产沼气性能的影响研究表明,在一定范围内添加油脂对沼气发酵有促进作用,油脂添加量为4g·L-1时,产沼气效果最好,累积产气量达11.13L,累积甲烷产量达5.85L,TS产气率为0.22L·(gTS)-1,VS产气率为0.36L·(gVS)-1,TS降解率为40.5%,VS降解率为76.3%。盐分对产沼气性能的影响研究表明,盐分含量为6g·L-1时,产沼气效果最好,累积产气量达10.27L,累积甲烷产量量达6.43L,TS产气率为0.22L·(gTS)-1,VS产气率为0.35L·(gVS)-1,TS降解率为29.22%,VS降解率为47.31%。盐分含量在210g·L-1内,除了对TS、VS降解率有部分抑制作用外,对其他指标均有促进作用。(2)餐厨垃圾半连续发酵试验中,主要考察有机负荷和温度对产沼气性能的影响试验结果表明,随着有机负荷的增加,日产气量逐渐上升,有机负荷为3.25gVS·L-1·d-1时达到最大日产气量,平均TS产气率为1.32L·(gTS)-1,平均VS产气率为1.41L·(gVS)-1,最佳有机负荷下池容产气率为4.58m3·m-3·d-1,继续增加有机负荷,发酵体系的稳定性发生变化,发酵体系的pH、沼气中的甲烷含量都在逐渐降低。(3)在餐厨垃圾废油脂制备燃料油的试验研究中,在质量空速为5.25h-1的条件下,考察了不同硅铝比的ZSM-5催化剂和裂化温度对液态产物产率、产物成分和酸值的影响。试验结果表明,硅铝比为25:1的ZSM-5催化剂的催化效果最好,在催化裂化温度为470℃,产率为68%,酸值为3mgKOH·g-1。液态产物的GC-MS分析表明,燃料油成分多数是C5-C9的产物,苯与苯的同系物所占含量比例较大,甲苯所占含量比例最大为38.13%。其次所占含量比例较大的化合物是氮气和烷烃类化合物,还有少量的醇类、烯烃类化合物。说明主要在催化裂化反应中发生了芳烃异构化反应。本论文研究结果,可为餐厨垃圾的资源化综合利用提供理论指导。
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