不同湿热预处理条件对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

采用湿热水解技术处理餐厨垃圾,研究不同湿热预处理温度与时间下餐厨垃圾w(VS)(VS为挥发性固体)、ρ(CODs Cr)(CODs为溶解性化学需氧量)、ρ(TOC)、ρ(TN)等指标的变化,以评价湿热预处理对餐厨垃圾厌氧产氢效能的影响.在此基础上,结合厌氧产氢动力学分析,确定厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件.结果表明:湿热预处理温度、时间对餐厨垃圾可浮油脱出量、w(VS)具有显著影响.餐厨垃圾湿热预处理后ρ(CODs Cr)、ρ(TOC)、ρ(TN)变化情况与w(VS)呈负相关.餐厨垃圾经90℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量为37.5 mLkg,w(VS)w(TS)为95.12%,最大比产氢量达242.1 mLg,最大产氢速率为12.46 mLh,累积产氢率达0.88 molmol,厌氧产氢启动时间为12.85 h.说明对餐厨垃圾进行适度的湿热预处理可有效提高有机物溶解性与生物可利用效率,进而提高厌氧发酵累积产氢量与产氢速率.综合能耗、产出等因素,湿热预处理温度90℃,处理时长30 min,为餐厨垃圾厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件.

湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响

为探索湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响,在含固率为20%、发酵温度55℃的条件下进行厌氧发酵试验。采用L9(33)正交试验设计,研究湿热预处理的加水率、温度、时间对餐厨垃圾干式厌氧消化产沼气的影响。结果表明:湿热处理后餐厨垃圾的理化性质有明显变化,日产气量、累积产气量以及TS和VS的去除率明显升高。当湿热预处理条件为加水率50%、温度120℃、时间80min时,SCOD值最高,为101 050mg/L,比未处理时提高了5.6倍。同样,该条件下日产气量出现的两个产气峰值最高,累积产气量也最高,为269.10ml/gVS,与未处理相比累积产气量提高49.4%。各因素对餐厨垃圾厌氧发酵产气量影响的主次关系为:温度>时间>加水率,处理温度和处理时间对产气量有显著性影响,加水率对产气量影响较弱。

湿热预处理对餐厨废弃物厌氧产氢发酵类型的影响

通过批试验分析湿热预处理前后餐厨废弃物CODs(溶解性化学需氧量)、CODt(总化学需氧量)、粗蛋白浓度、碳氮比(C/N)等指标及代谢产物的变化,研究湿热预处理对餐厨废弃物厌氧发酵类型和产氢效能的影响。采用Gompertz动力学模型分析经湿热预处理后厌氧发酵系统启动速度、累积产氢量、产氢速率的变化。结果表明,餐厨废弃物经150℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量高达97.5 mL/kg,CODs和C/N变化显著;VFAs(挥发性有机酸)和乙醇浓度分析表明,湿热预处理可使餐厨废弃物厌氧发酵产氢的产酸类型从丙酸型发酵转变为丁酸型发酵。在微生物的作用下,湿热预处理时间为30 min时,经90℃处理后餐厨废弃物中的丁酸等VFAs进一步降解转化为乙酸、CO2和H2,比产氢量最高为242.1 mL/g(以VSS计)。湿热预处理可以改变餐厨废弃物中碳水化合物、蛋白质和脂肪的理化性质,影响其厌氧发酵产氢产酸类型,达到改善餐厨废弃物厌氧发酵产氢效能的目的。

湿热预处理对刺芹侧耳蛋白质理化性质、结构和功能特性的影响

以刺芹侧耳Pleurotus eryngii蛋白为研究对象,分别将其在50℃、60℃和70℃下热处理0至30min,探讨了湿热处理对刺芹侧耳蛋白理化性质、结构和功能特性的影响。结果表明,湿热处理后刺芹侧耳蛋白的疏水性先升高后降低(P<0.05),总巯基含量先降低后升高(P<0.05),此外,刺芹侧耳蛋白二级结构受到影响,在50℃和60℃下进行湿热处理后,其α螺旋含量降低,而在70℃下则升高,β-折叠含量减少,β-转角和不规则卷曲增加;功能特性方面,刺芹侧耳蛋白在50℃、60℃和70℃湿热处理的20min内,其乳化和发泡性能分别提高(P<0.05)。因此,湿热处理可以增强刺芹侧耳蛋白的功能特性,并改善其在食品加工中的应用。

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相物质转化的影响

设计湿热水解预处理温度(80、120、150和200℃)、时间(40、50、60和70 min)、加水量(40%、60%、80%和100%)的三因素四水平正交试验,研究湿热水解预处理对餐厨废弃物液相可浮油脱出量、ρ(CODCr)、糖类、ρ(VFA)(VFA为挥发性脂肪酸)等的影响.结果表明:餐厨废弃物经湿热水解预处理后可浮油脱出量明显提高.在150℃、加水量40%、处理60 min的湿热水解条件下,可浮油脱出量(67.7 m L/kg)最高,比未经预处理的对照组提高了2.65倍;同时,ρ(还原糖)和ρ(总糖)也达到最高,分别比对照组增加了16.29%和38.92%.随着温度升高和处理时间的延长,ρ(CODCr)不断升高,在200℃、加水量40%、处理70 min的湿热水解条件下,ρ(CODCr)最高为109.729 g/L,比对照组提高了1.39倍.经湿热水解预处理后,ρ(VFA)也呈显著增加,在200℃、加水量100%、处理40 min的湿热水解条件下,ρ(VFA)达到最高,比对照组增加了66.26%.预处理后,ρ(乙酸)、ρ(丁酸)升高,ρ(乙醇)降低.方差、极差综合分析表明,在湿热水解过程中,温度是影响餐厨废弃物液相物质转化的主控因子,其次是加水量和时间.

湿热预处理对北京市典型餐厨垃圾生物制氢潜力的影响

采用北京市2种典型餐厨垃圾,研究不同湿热预处理温度(40、80、120和160℃)和时间(30、60、90和120 min)对2种典型餐厨垃圾理化性能的影响。在此基础上,阐明餐厨垃圾厌氧产氢潜力。结果表明,湿热预处理温度、时间对餐厨垃圾可浮油脱出量具有显著影响,ρ(SCOD)、ρ(TOC)与VS/TS呈负相关。餐厨垃圾处理厂的厨余垃圾经120℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量最大达17 m L·kg-1,ρ(SCOD)、ρ(TOC)分别为150.99、57.91 g·L-1;食堂的餐饮垃圾经160℃湿热预处理30 min后效果最佳,可浮油脱出量最高达99 m L·kg-1,ρ(SCOD)、ρ(TOC)分别为120.69、62.58 g·L-1。餐饮垃圾经160℃湿热预处理30 min,在中温(35±1℃)、高温(55±1℃)厌氧制氢,高温比产氢率和最大产氢速率分别可达40.58 m L·g-1VS、29.20 m L·h-1,与未经预处理组比提高0.78、2.02倍,中温产氢启动时间缩短1倍以上。可见,湿热预处理能显著改善餐厨垃圾理化性质,提高微生物的底物利用效率,提高餐厨垃圾厌氧制氢量及产氢效率。

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相厌氧发酵产氢潜力的影响

为研究湿热水解预处理方法对餐厨废弃物液相厌氧发酵效果的影响,选取不同温度(80、120、150和200℃)、处理时间(40、50、60和70 min)和加水比例(40%、60%、80%和100%)条件下对餐厨废弃物进行预处理,并在中温(37±1)℃条件下对液相进行厌氧发酵潜力实验。结果表明:湿热水解预处理可有效提高餐厨废弃物液相的生物可利用性,进而提高厌氧发酵的产气效率,其中加水比例40%,150℃处理60 min条件下可浮油脱出量最高为67.7 m L/kg,与原样相比提高了2.65倍;氢气含量最高为62%,最高产氢速率为15.57 m L/h,累积产氢最高达194.28 m L/g VS,与原样相比分别提高了3.6、5.4和20倍,说明湿热水解预处理可有效提高餐厨废弃物液相的产氢潜力。

基于中国餐厨垃圾性质的适宜资源化方法探讨

对比国内外餐厨垃圾性质特征,分析了我国餐厨垃圾的特异性,并据此差异性,提出了适宜的资源化方法,即湿热提油加厌氧消化。分析了该方法的生态优势和经济优势,介绍了该资源化流程对我国餐厨垃圾处理的必要性,讨论了湿热预处理对后续提油和厌氧消化的作用,并提出了该资源化流程的不足与问题。

利用树干毕赤酵母发酵玉米秸秆制备燃料酒精

采用湿热预处理(195℃,15min)与同步糖化发酵对玉米秸秆制备酒精进行了研究。结果表明:玉米秸秆经过湿热预处理后,86.5%纤维素保留在滤饼中,而大部分半纤维素被溶解。在底物质量体积含量50g/L,温度30℃,pH值5.5,摇床转速130r/min条件下,树干毕赤酵母(Pichia stipitis)利用预处理后的玉米秸秆经过192h同步糖化发酵,酒精浓度达到了12.12g/L,对应的酒精产量和生产效率分别为0.34g/g(葡萄糖+木糖)和0.065g/(L·h)。该项研究为工业化生产打下了基础。

不同脱毒方法对玉米秸秆水解液酒精发酵的影响

利用湿热预处理(195℃,15 min)后的玉米秸秆水解液,考察了3种不同脱毒方法(中和法、饱和生石灰法和Na2SO3法)对水解液中的抑制剂的去除效果,研究了树干毕赤酵母(Pichia stipitis 58376)对脱毒后的水解液酒精发酵情况。结果表明:玉米秸秆水解液经过3种方法脱毒处理后,醛类抑制剂(糠醛和5-羟甲基糠醛)平均减少41%,总酚类最高去除28.4%,酒精得率都得到明显提高。最佳的脱毒方法是饱和生石灰法,理论酒精得率达到69.31%,对应的酒精浓度和生产效率分别为12.2 g/L和0.056 g/(L·h)。饱和生石灰法是一种有效实用的脱毒方法。