1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

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一、前言

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，我国城市生活垃圾的产生量迅速增加，其中厨余垃圾和污水厂污泥是城市生活垃圾的重要组成部分。厨余垃圾是居民在日常消费活动中产生的，从化学成分组成来说包括：淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪、无机盐等。主要的来源是学校以及企事业食堂。污水污泥则是城市污水处理中产生的一种含有大量微生物的沉渣，其中有大量的有机和无机组分^[1]。单纯的填埋无论从经济还是环保角度来讲已经无法符合我国当前的要求，因此如何高效低廉的处理城市污泥和厨余垃圾是目前我国重要的一项研究课题^[2]。

二、厨余垃圾背景情况

2.1厨余垃圾概述

厨余垃圾是城市垃圾中的重要组成部分之一，是指除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、食品运输等活动中产生的餐厨废弃物和弃用食物油脂^[3] 。厨余垃圾的特点是有机物含量非常大，含水率较高，氯含量较高，其主要组成成分大致有蛋白质、脂肪、淀粉和纤维素等，同时含有钠、钙、钾、镁、铁等微量元素^[4] 。同时厨余垃圾还易腐烂发臭、滋生病原菌，对周边环境和地下水造成污染，造成疾病的传播^[5]。因此，厨余垃圾就是放错地方的资源，只要合理处置利用，就能减少环境污染，保护人类健康，创造社会价值。

2.2.厨余垃圾的主要处理方法

2.2.1焚烧

厨余垃圾的焚烧需要专门的焚烧设备，并且厨余垃圾含水率高，需要先对厨余垃圾进行脱水处理，并且加入辅助燃料，且会产出有毒有害气体。因此，采用焚烧法处理厨余垃圾不仅浪费能源，还会污染环境，从环保和经济角度来考虑都不合适^[6]。

2.2.2卫生填埋

填埋法是通过掩埋的方式将厨余垃圾同地下水和空气进行隔离，使其在土地中各种微生物的共同作用下最终被消化分解。填埋法是我国目前的主要的厨余垃圾处理方式，由于厨余垃圾含水率较高，如果不经过脱水处理直接掩埋，极易造成地下水污染。其次，厨余垃圾富含有机物，与掩埋场内微生物发生反应，腐败，发酵，放出大量气体，造成环境污染。且大量厨余垃圾的掩埋占用大量土地，掩埋成本日益增加^[7]。

2.2.3饲料化

厨余垃圾中富含大量淀粉、蛋白质、纤维素和脂肪，经过一定处理后能够作为优良的饲料，从而节约饲料用粮。一般的处理方式是将厨余垃圾经过灭菌消毒，直接或者经微生物发酵后制成高能量、高蛋白的饲料。其核心是要求能够灭菌杀毒，在最大限度保留营养成分下必须达到国家规定的饲料卫生标准^[8]。

2.2.4堆肥

厨余垃圾的好氧堆肥处理是一种自然降解过程，厨余垃圾中的有机质在自然界中广泛存在的好氧微生物作用下最终被分解为简单的有机物，其实质是一种发酵过程。获得的产品可以用来改良农田，增加土地的有机质含量，保持土地肥力，从而提高农作物的产量^[9]。

2.2.5资源化利用

通过处理将厨余垃圾转化为可利用的能源或物质，现有的资源化技术主要包括：制备生物柴油、厌氧发酵产氢和厌氧消化产甲烷等。其中厌氧消化产甲烷是将产出垃圾中的有机质转化成二氧化碳和甲烷等物质。甲烷是一种优质能源，可以用来供热和发电；二氧化碳对环境无污染；消化液可以用作有机肥料。所以厌氧下产甲烷方法处理厨余垃圾从经济和环保两方面来讲都很适宜^[10]。

三、活性污泥背景情况

3.1活性污泥概述

活性污泥是污水厂处理污水二次沉淀池的产物，其含水率高，体积庞大，堆放运输成本高^[11]。污泥含有很多有机物，同时也含有一些寄生虫（卵）、病原体、重金属等有害物质，且会发出臭味。如果处理不当会引起二次污染，对环境造成很大的危害^[12]。

3.2污泥的特性

污水污泥的性质根据其来源的不同而复杂多变，其理化性质也有着很大的差异。综合来说，我过城市污水污泥的基本性质有一下三个共同特点^[13]：

3.2.1有机物含量低：我国城市污水处理厂污泥的有机物含量一般只有50%左右，属低有机类别的污泥，工业发达国家城市污泥的含量高达70%~80%。

3.2.2碳水化合物含量高：在我国城市污水处理厂的二次沉淀池污泥中，淀粉、糖类和纤维等碳水化合物所占比重高达40~50%，蛋白质含量占40~50%，但脂肪含量低，因此，我国污水污泥的消化性能较低

3.2.3重金属含量高：污泥中重金属含量取决于城市的工业废水所占比例以及工业废水的性质。我国的城市污泥中重金属含量较高，污泥重金属含量超标是我国如今污泥处理面临的严重问题。

3.3.污泥主要处置技术

3.3.1污泥填埋:污泥填埋有单独填埋和其他城市、工业垃圾混合填埋。污泥的含水率高、容易腐化、臭味强烈等缺点使得污泥填埋的成本很高且污染环境，所以一般西方发达国家城市污泥中填埋的比例很低^[14]。

3.3.2污泥建材利用

将污泥经过无机化处理，用于制作水泥的添加料、制砖和路基材料等，这一技术的研究和应用已成为热点。

3.3.3污泥厌氧消化或好氧发酵

发达国家的污泥处理一直是以农用为主。将污水污泥经过厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体，用作农业用地或者城市绿化的土地肥力修复。在我国，由于技术以及投资的问题，污泥的资源化利用比例远远低于发达国家^[15]。

四、厨余垃圾与活性污泥混合厌氧消化

4.1混合厌氧消化概述

混合厌氧消化是指两种或两种以上有机废弃物的混合物进行厌氧混合消化。将厨余垃圾与活性污泥放在一起进行混合厌氧消化处理（图1），能够优化厌氧消化基质；节约成本；增加了可处理的有机废弃物的类型；提高了发酵罐产甲烷潜力；创造更多的经济效益。

4.2厨余垃圾和活性污泥混合厌氧消化的优点

（1）污泥中的重金属、持久性有机污染物等有毒成分被稀释，毒性降低。

（2）通过调配比例，可以在发酵罐中建立一个良性平衡互补的生态环境，创造良好的消化条件，从而提高沼气产量。

（3）联合厌氧发酵实现了设备共享，降低了投资风险，减少了管理成本，比单独发酵具有更高的经济效益^[17]。

（4）反应器可承受的有机负荷高，厌氧消化效能高，占地面积小。

（5）发酵残留的发酵液经过发酵过程，其中大部分微生物已经死亡，因此发酵残余液可以用作补充土壤肥力。

（6）剩余污泥量少，减少了污泥的处理费用^[15]。

4.3 厨余垃圾与活性污泥混合厌氧消化技术与其他处理技术的比较^[8]

参考文献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

5.1实验材料及主要设备 5.1.1实验原料取自食堂的厨余垃圾，污水厂活性污泥，实验室驯化的接种物。

5.1.2实验设备 1l发酵瓶、气相色谱（gc-sp6800a）、ph计、电子天平等。

5.2厨余垃圾与活性污泥发酵实验 5.2.1实验方法厨余垃圾取自南京工业大学食堂，充分粉碎后保存于4℃冰箱中，活性污泥取自南京江心洲污水处理厂。