常溫厭氧消化技術(shù)處理柑橘皮渣的工藝研究.pdf

1、重慶市地處我國(guó)沿長(zhǎng)江帶柑橘優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)區(qū)，橙汁加工能力達(dá)25萬噸，位居亞洲第一，每年產(chǎn)生約25萬噸的柑橘皮渣。大量的橘渣至今仍采用填埋的方式處理，不但占用了大量寶貴的土地資源，同時(shí)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成巨大的威脅。柑橘皮渣處理的問題已經(jīng)迫在眉睫，產(chǎn)業(yè)化處理新技術(shù)亟待開發(fā)。厭氧消化技術(shù)是處理有機(jī)廢物理想的方法，國(guó)外有過利用柑橘皮渣進(jìn)行厭氧消化的報(bào)道，但研究不多，而國(guó)內(nèi)則并未開展相關(guān)工作。本研究的目的是探討柑橘皮渣厭氧消化處理的可行性，并對(duì)主

2、要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，以期為柑橘加工廢料的高效厭氧消化工藝的建立提供參考。研究的主要結(jié)果如下： 1.對(duì)柑橘皮渣的含水量、揮發(fā)性固體(VS)含量、C/N比、微量元素等特性進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)照豬糞等常見物料的特性后，確定在以后的試驗(yàn)中均采用豬糞作為配料以促進(jìn)柑橘皮渣的厭氧消化，并以尿素調(diào)節(jié)料液C/N比至25∶1；對(duì)柑橘皮渣進(jìn)行40d的酸化試驗(yàn)，期間不調(diào)節(jié)pH值，每3d檢測(cè)料液中有機(jī)揮發(fā)酸(VFA)含量，結(jié)果表明柑橘皮渣具有酸化過程快、

3、周期短、產(chǎn)酸量大、料液pH過低的特點(diǎn)，提出以堿液調(diào)節(jié)料液pH和適當(dāng)降低料液濃度兩個(gè)方面來解決上述問題； 2.采用以豬糞為發(fā)酵原料穩(wěn)定產(chǎn)氣的沼氣池污泥為接種物，每10d加入一定量的柑橘渣浸出液進(jìn)行馴化，周期40d。結(jié)果表明，馴化后污泥的形態(tài)和其中的微生物優(yōu)勢(shì)菌群均發(fā)生了變化，說明馴化起到了很好的作用，污泥因物料性質(zhì)的改變而逐漸適應(yīng)； 3.設(shè)置柑橘皮渣：豬糞為8∶2、7∶3、6∶4、5∶5四個(gè)處理，研究豬糞不同添加量對(duì)發(fā)酵的

4、影響。結(jié)果表明在料液濃度為6％、pH值在7.0左右、接種物的接種量為原料干物質(zhì)重量的20％、發(fā)酵周期為30d時(shí)，除8∶2的處理較差外，其余各處理的產(chǎn)氣與沼氣質(zhì)量并無顯著差異，而從各處理COD的去除情況來看，8∶2、7∶3兩處理最好。綜合比較，7∶3的處理既保證了沼氣產(chǎn)量與質(zhì)量，又有較高的橘渣比例，此時(shí)總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率等分別為11918.67ml、397.29ml、49.60ml·g-1、58.56

5、ml·g-1、0.10ml·ml-1d-1，甲烷含量53.23％，達(dá)到沼氣甲烷含量正常范圍(50-70％)，COD去除率40.93％(44788.80mg·L-1，初始濃度，下同)。因此以后試驗(yàn)均采用橘渣：豬糞為7∶3的比例； 4.對(duì)料液濃度分別為2％、3％、4％、6％、8％的物料進(jìn)行為期30d的室溫發(fā)酵試驗(yàn)，橘渣：豬糞為7∶3，其余條件同前。結(jié)果表明，當(dāng)濃度達(dá)到8％時(shí)，由于負(fù)荷過高而使發(fā)酵受阻。料液濃度過低，也將影響發(fā)酵產(chǎn)氣、

6、沼氣質(zhì)量以及有機(jī)質(zhì)去除。試驗(yàn)中6％的處理最好，其總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率等分別為10481.44ml、349.38ml、42.96ml·g-1、49.34ml·g-1、0.09ml·ml-1d-1，甲烷含量51.94％，COD去除率44.12％(45145.58mg·L-1)。故以6％的料液濃度作為以后試驗(yàn)的投料標(biāo)準(zhǔn)； 5.設(shè)計(jì)了堆漚預(yù)處理試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)對(duì)原料堆漚5d時(shí)，總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、

7、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率等分別達(dá)到：12058.21ml、401.94ml、50.16ml·g-1、57.61ml·g-1、0.10ml·ml-1d-1，比不堆漚均有顯著(P＜0.05)提高，甲烷含量也較高，達(dá)到54.91‰COD去除率為47.79％(44419.33mg·L-1)。當(dāng)堆漚時(shí)間達(dá)到10d時(shí)，產(chǎn)氣出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，而氣體CH4含量、COD去除率等也沒有明顯的提高。說明，適當(dāng)?shù)亩褲a，能促進(jìn)柑橘皮渣的厭氧消化，但堆漚

8、時(shí)間過長(zhǎng)，也不利于發(fā)酵的進(jìn)行；6.探討了柑橘皮渣厭氧消化的有機(jī)負(fù)荷。結(jié)果表明，比較適合的有機(jī)負(fù)荷率大約在1.0gVS·L-1·d-1左右，此時(shí)總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率等分別達(dá)到：13773.32ml、459.11ml、69.07ml·g-1、79.68ml·g-1、0.11ml·ml-1d-1，CH4含量63.10％，明顯好于0.5gVS·L-1·d-1的處理。提高負(fù)荷率至1.5gVS·L-1·d-1時(shí)，

9、表現(xiàn)出有機(jī)負(fù)荷過大的跡象，此時(shí)產(chǎn)氣量和氣體質(zhì)量反而都有一定程度的降低； 7.探討了不同pH調(diào)節(jié)劑對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氣及沼氣質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在不同的有機(jī)負(fù)荷下，以NaHCO3溶液調(diào)節(jié)能夠獲得相對(duì)較高的產(chǎn)氣量，但其氣體中的CH4含量卻最低；NaOH、NaHCO3兩種溶液調(diào)節(jié)效果近似，但前者氣體中的CH4含量要明顯高于后者。經(jīng)比較，認(rèn)為以NaOH調(diào)節(jié)維持料液pH為最佳選擇； 8.選擇半連續(xù)發(fā)酵工藝，采用正交試驗(yàn)方法，研究了原料堆漚

10、時(shí)間、補(bǔ)料時(shí)間、補(bǔ)料量3個(gè)發(fā)酵影響因子對(duì)新鮮榨汁柑橘渣厭氧消化的影響。結(jié)果表明，在柑橘皮渣常溫連續(xù)單相厭氧消化過程中，補(bǔ)料量是影響產(chǎn)氣率的最關(guān)鍵因素，在補(bǔ)料量為2.5-7.5％的范圍內(nèi)，日均產(chǎn)氣量隨補(bǔ)料量的增大而增加；原料堆漚是影響發(fā)酵產(chǎn)氣的又一重要因素，堆漚5d可顯著(P＜0.05)提高日均產(chǎn)氣量；補(bǔ)料時(shí)間的影響最小，8-12d補(bǔ)料對(duì)日均產(chǎn)氣量沒有顯著的影響。各處理氣體中CH4含量無顯著差異。試驗(yàn)的實(shí)際最佳組合為原料堆漚5d、10d補(bǔ)

11、料、補(bǔ)料量為總有效容積的7.5％。此時(shí)總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、TS產(chǎn)氣率、VS產(chǎn)氣率、池容產(chǎn)氣率等分別達(dá)到：18140.18ml、604.67ml、71.79ml·g-1、78.95ml·g-1、0.15ml·ml-1d-1，CH4含量57.22％，COD去除率為46.77％(46010.00mg·L-1)； 9.在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究了溫度對(duì)發(fā)酵產(chǎn)氣的影響。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析表明，溫度變化對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響顯著，二者之間具有較好的線性關(guān)系