有机垃圾组分种群增长及修正一级产气动力学研究-环境科学学报.PDF

第 ３６ 卷第 ５ 期 环　 境　 科　 学　 学　 报 Ｖｏｌ．３６ ，Ｎｏ．５ ２０１６ 年５ 月 　 Ａｃｔａ Ｓｃｉｅｎｔｉａｅ Ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ Ｍａｙ ， ２０１６ ＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０１５．０７０５ 冯磊，寇宏丽，李润东．２０ １６．有机垃圾组分种群增长及修正一级产气动力学研究［Ｊ ］．环境科学学报，３６ （５ ） ：１７４５⁃ １７５０ Ｆｅｎｇ Ｌ ，Ｋｏｕ Ｈ Ｌ ，Ｌｉ Ｒ Ｄ． ２０ １６．Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｆｏｒ ｂｉｏｇａｓ ｙｉｅｌｄ ｆｒｏｍ ｅａｃｈ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅ ［Ｊ ］．Ａｃｔａ Ｓｃｉｅｎｔｉａｅ Ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ ，３６ （５ ） ：１７４５⁃ １７５０ 有机垃圾组分种群增长及修正一级产气动力学研究 冯磊，寇宏丽，李润东∗ 沈阳航空航天大学辽宁省清洁能源联合重点实验室，沈阳１１０ １３６ 收稿日期：２０ １５⁃ ０７⁃ ０３　 　 　 修回日期：２０ １５⁃ １０⁃ １４　 　 　 录用日期：２０ １５⁃ １０⁃ １９ 摘要：以米饭、鸡蛋清、生菜、肥肉馅为原料，分别代表淀粉、蛋白质、纤维素、脂肪进行厌氧消化产沼气实验， 并用种群增长模型和修正一级产 气模型进行拟合．结果表明：脂肪的厌氧消化过程用修正Ｇｏｍｐｅｒｔｚ 方程拟合效果较好，其余物料用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ 方程拟合效果较好；脂肪的延滞期最 长，为１３ ｄ ，其次是蛋白质、纤维素，其值分别为８．７２ ｄ 、６．２４ ｄ ，淀粉的延滞期接近零． 同时，建立了修正一级产气模型，并在延滞期之后用其模拟 ４ 种有机物厌氧消化产气过程，发现淀粉水解过程更趋向于遵循圆柱形颗粒模型，蛋白质、纤维素和脂肪水解过程更趋向于片状颗粒模型，淀 粉和蛋白质的水解产气速度较快，脂肪稍慢，纤维素最慢；在延滞期内蛋白质和纤维素累积沼气产率都遵循零级水解动力学，脂肪的累积沼气 产率遵循三次函数模型．在综合分析的基础上，得到了整个实验周期的产气动力学模型． 关键词：有机垃圾；组分；种群增长方程；修正一级产气模型；动力学 文章编号：０２５３⁃２４６８ （２０ １６ ）０５⁃ １７４５⁃ ０６　 　 　 中图分类号：Ｘ７０５　 　 　 文献标识码：Ａ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｆｏｒ ｂｉｏｇａｓ ｙｉｅｌｄ ｆｒｏｍ ｅａｃｈ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｗａｓｔｅ ＦＥＮＧ Ｌｅｉ ，ＫＯＵ Ｈｏｎｇｌｉ ，ＬＩ Ｒｕｎｄｏｎｇ ∗ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０ １３６ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ３ Ｊｕｌｙ ２０ １５ ；　 　 　 ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ １４ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０ １５ ；　 　 　 ａｃｃｅｐｔｅｄ １９ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０ １５ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｔｃｈ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｒｉｃｅ ， ｅｇｇ ｗｈｉｔｅ ， ｌｅｔｔｕｃｅ ， ｆａｔ ｍｅａｔ ｓｔｕｆｆｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｓｔｒａｎｄｅｄ ｆｏｒ ｓｔａｒｃｈ ， ｐｒｏｔｅｉｎ ， ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｎｄ ｆａｔ ａｔ ３７ ℃ ． Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｂｉｏｇａｓ ｙｉｅｌｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ①Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｇｏｍｐｅｒｔｚ ｍｏｄｅｌ ｂｅｔｔｅｒ ｆｉｔｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ｆｏｒ ｆａｔ ， ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｌｏｇｉｓｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ ； ｔｈｅ ｂｉｏｇａｓ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ， ｐｒ