（环境工程专业论文）餐厨垃圾同步糖化发酵产乳酸与双水相分离.pdf

上海交通大学博+ 学位论文 ( 1 ) 从餐厨垃圾中分离筛选出若干乳酸菌株，经生理生化试验初筛得到一株 同型乳杆菌。进一步经a p i5 0c h 系统及1 6 s d n a 分子生物学技术鉴定，鉴定为 同型l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m 乳杆菌，并命名为l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u mb p 0 4 。生 长曲线与产酸能力表明该菌株生长周期短，经1 2h 生长可达到稳定期，且具有 良好的产酸能力，可达到1 3 8 0 9g l 。 ( 2 ) 研究了投加l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u mb p 0 4 快速保存餐厨垃圾的方法。实验 结果表明接种l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u mb p 0 4 有利于在保存前期加速乳酸的生成， 快速降低发酵液p h 值，达到抑制肠道菌等病原菌与腐败菌的滋生。提高接种率， 有利于控制l a c t o b a c i l l u sb r e v i s 与l e u c o n o s t o cl a c t i s 等异型乳酸菌的生长，加速 发酵类型由异型向同型转化。乳酸是餐厨垃圾保存过程中最主要的有机酸，其变 化趋势反应了不同菌属的细菌在保存过程中的相互作用规律。 ( 3 ) 运用二阶响应曲面法分析a 一淀粉酶、蛋白酶、y e a s te x t r a c t 、温度及c a c 0 3 对餐厨垃圾同步糖化发酵的影响规律。响应曲面法回归模型表明一次项中蛋白 酶、温度及c a c 0 3 对乳酸产量有显著正影响，而c 【一淀粉酶与y e a s te x t r a c t 影响不 显著；蛋白酶与温度的交互项对乳酸产量有高度显著的负作用。餐厨垃圾同步糖 化发酵产乳酸的优化条件为：i f , 淀粉酶1 3 8 6u g ，蛋白酶2 1 2u g ，温度2 9 3 1 ，c a c 0 36 2 6 7g l ，对应的乳酸产量为9 8 5 1g l ，垃圾利用率为8 8 7 5 。提 高乳酸菌接种率有利于加速餐厨垃圾中可溶性碳水化合物的降解，提高a 淀粉酶 的水解效率；增加c a c 0 3 投加量有助于加速还原糖降解，并促使水解与发酵平 衡向水解阶段转变。 ( 4 ) 运用p l a c k e t t b u r m a n 与响应曲面法组合设计分析l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u m b p 0 4 乳酸菌在双水相体系中的分配行为。实验结果表明l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u m b p 0 4 在p e g d e x 体系中为单相分配，绝大部分分配于下相与两相界面，其分 配系数k 不受成相聚合物分子量、浓度、电解质及p h 值变化的影响。 p l a c k e t t b u r m a n 试验结果表明聚合物分子量对体积比有高度显著的负影响，而细 胞浓度、电解质、静置时间及p h 值无显著影响。响应曲面法结果表明聚合物浓 度变化对体积比有高度显著影响，其中p e g l 0 0 0 0 为j 下线性相关，d e x 2 0 0 0 0 为 负的二次函数关系，而p e g l 0 0 0 0 与d e x 2 0 0 0 0 无相互影响。响应曲面法所得优 化条件为：p e g l 0 0 0 06 、d e x 2 0 0 0 01 3 8 5 ，对应体积比最小值为0 8 1 5 。 摘要 ( 5 ) 研究了餐厨垃圾发酵时p e g d e x 双水相体系提取乳酸的情况。实验结果 显示p e g d e x 体系具有良好的生物相容性，能有效从餐厨垃圾发酵体系中提取 乳酸。相比于常规发酵体系，p e g l 0 0 0 0 d e ) ( 2 0 0 0 0 对l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u m b p 0 4 生长影响不大；而乳酸平均生成速率在1 2 - - 2 4h 为0 2 0g ( l h ) 左右，低于 常规发酵体系的0 6 8 3g ( l 1 1 ) 。上下相聚合物浓度的变化对餐厨垃圾发酵影响不 明显。p e g d e x 体系在发酵过程中，体积比稳定，不受产物与基质浓度变化的 影响。p e g 分子量增加对发酵影响不大；而d e x 分子量从2 0 0 0 0 增加到4 0 0 0 0 ， 乳酸生成速率相应由0 6 3 1 ( l h ) 降至0 5 1 8g ( l h ) ，乳酸产量也由3 3 l 降至 2 2 l 。提高接种率可缩短乳酸菌的停滞期，并加速乳酸生成，当接种率为1 、 4 和8 时，6 - - - 4 8h 内乳酸平均生成速率分别为0 5 5 8g ( l h ) 、0 6 0 2g ( l h ) 、 0 6 4 9g ( l h ) 。在p e g l o o o o d e x 2 0 0 0 0 体系进行的多批次连续发酵结果表明；由 于d e x 相很好地富集乳酸菌，每批次发酵时乳酸菌能保持高浓度，乳酸菌生长 不经历停滞期、对数期，相比于传统发酵极大缩短发酵时间；在不投加缓冲剂的 情况下，餐厨垃圾发酵单批次乳酸产率大于o 3 0g g ，累积产率大于0 4 5g g 。 关键词：餐厨垃圾；乳酸；l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m ；同步糖化发酵；保存；双水 相；响应曲面法 i i i 上海交通大学博十学位论文 n j 一 - n 11 一 一 s l m u l t a n e o u ss a c c i i a r i t l c a t i o na n d e r m e n t a t l o n0 i k i t c h e n 弭匀s t e st ol a c 玎ca c i da n de x t r a c t i o no f l a c t a t eu s i n g a q u e o u st w o - p h a s es y s t e m s a b s t r a c t k i t c h e nw a s t e sh a v e b e e nt h em o s ta b u n d a n ta n dp r o b l e m a t i co r g a n i cs o l i dw a s t e i nt h ew o r l ds i n c et h e ya r et h em a i ns o u r c eo fd e c a y ，o d o ra n dl e a c h a t ei nc o l l e c t i o n a n dt r a n s p o r t a t i o nd u et oi t sh i 曲v o l a t i l es o l i d sa n dm o i s t u r ec o n t e n t h o w e v e r a s k i t c h e nw a s t e sc o n t a i nr i c hn u t r i t i o n ，i n c l u d i n gc a r b o h y d r a t e ，l i p i d ，p r o t e i na n do t h e r c o m p o u n d s ，i tc o u l db eap o t e n t i a lr a wm a t e r i a lf o rr e c y c l i n gu t i l i z a t i o n c o m p a r e dt o t h el a n d f i l l ，i n c i n e r a t i o na n dc o m p o s t ，l a c t i ca c i df e r m e n t a t i o ni sas u s t a i n a b l e t e c h n o l o g yf o rk i t c h e nw a s t e s i tc a ne f f e c t i v e l ya c h i e v ek i t c h e nw a s t e sm i n i m i z a t i o n a n dg e n e r a t el a c t i ca c i df o re n e r g yr e c o v e r y l a c t i ca c i dh a sb o t hh y d r o x y la n d c a r b o x y lg r o u p sw i t ho n ec h i r a lc a r b o na t o m ，a n di ti sw i d e l yu s e di nt h ef o o d ， p h a r m a c e u t i c a la n dg e n e r a lc h e m i c a li n d u s t r i e s i na d d i t i o n ，l a c t i ca c i dc a nb e p o l y m e r i z e dt of o r mt h eb i o d e g r a d a b l ea n dr e c y c l a b l ep o l y e s t e rp o l y l a c t i ca c i d ，w h i c h i sc o n s i d e r e dap o t e n t i a ls u b s t i t u t ef o rp l a s t i c sm a n u f a c t u r e df r o mp e t r o l e u m t h u s ，i t i sn e c e s s a r yt od e v e l o pa ne f f i c i e n tl a c t i ca c i df e r m e n t a t i o np r o c e s st os t a b i l i z et h e k i t c h e nw a s t e s t h ep r e s e n ts t u d yd e a l tw i t hl a c t i ca c i dp r o d u c t i o nu s i n gk i t c h e nw a s t e sa s s u b s t r a t e ah o m o f e r m e n t a t i v el a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u ms t r a i n ，i s o l a t e df r o mk i t c h e n w a s t e s ，w a se m p l o y e da st h es t a r t e rc u l t u r ei nt h eq u i c ks t o r a g eo fk i t c h e nw a s t e st o s u p p r e s s b o t h p a t h o g e n i c a n d s p o i l a g em i c r o o r g a n i s m s r e s p o n s es u r f a c e m e t h o d o l o g yw a sa d o p t e dt oo p t i m i z el a c t i ca c i dp r o d u c t i o nd u r i n gs i m u l t a n e o u s s a c c h a r i f i c a t i o na n df e r m e n t a t i o no fk i t c h e nw a s t e sb ye x a m i n i n gf i v ei n d e p e n d e n t v a r i a b l e s ( c 一a m y l a s e s o l i dr a t i o ，p r o t e a s e s o l i dr a t i o ，y e a s t e x t r a c tc o n c e n t r a t i o n ， i v a b s t r a c t t e m p e r a t u r ea n dc a c 0 3c o n c e n t r a t i o n ) t h ec o m b i n a t i o no fp l a c k e t t b u r m a nd e s i g n a n dr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g yw a se m p l o y e dt os c r e e na n do p t i m i z ev a r i o u s v a r i a b l e sf o rl a c t i ca c i db a c t e r i ap a r t i t i o n i n gi na q u e o u st w o - p h a s es y s t e mu n d e r d i f f e r e n to p e r a t i n gc o n d i t i o n s m o r e o v e r , p e g d e xs y s t e m sw e r ea l s ou s e dt oe x t r a c t l a c t i ca c i df r o mk i t c h e nw a s t e sf e r m e n t a t i o n ( 1 ) as t r a i no fl a c t i ca c i db a c t e r i aw a si n i t i a l l yi s o l a t e df r o m10d a yf e r m e n t e d k i t c h e nw a s t e so nm r sa g a r a f t e ri d e n t i f i e db yn o r m a l l yp h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a lt e s t sa n da p i5 0c hg a l l e r i e s ，t h es t r a i nw a sah o m o f e r m e n t a t i v e l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u ms p e c i e sa n dw a sn a m e dl a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u mb p 0 4 e x p e r i m e n t sf r o mg r o w t hc u r v ei n d i c a t e dt h a tt h i ss t r a i nc o u l dg r o wq u i c k l ya n d r e a c hs t a t i o n a r yp h a s ew i t h i n12h i na d d i t i o n ，i t sl a c t a t ep r o d u c t i o nc a p a c i t yc o u l d b e u p t o1 3 8 0 9g l ( 2 ) l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u mb p 0 4w a se m p l o y e da ss t a r t e rc u l t u r ei nk i t c h e n w a s t e ss t o r a g ew i t hd i f f e r e n ti n o c u l a n tl e v e l sa t0 ，2a n d10 ( v w ) t os u p p r e s st h e o u t g r o w t ho fp a t h o g e n i ca n ds p o i l a g eb a c t e r i a i n o c u l a t i o nw a ge f f e c t i v ei n a c c e l e r a t i n gp hd r o pa n dr e d u c i n gt h eg r o w t hp e r i o do fe n t e r o b a c t e r i at o9 7a n d2 d a y s ，c o r r e s p o n d i n gt oi n o c u l a n tl e v e l sa t0 ，2a n d10 ( v w ) i n c r e a s i n gi n o c u l u m l e v e l sw e r ef o u n dt oi n h i b i tt h eg r o w t ho fl a c t o b a c i l l u sb r e v i sa n dl e u c o n o s t o cl a c t i s h p l ca n a l y s i sr e v e a l e dt h a tl a c t i ca c i dw a st h ep r e d o m i n a n to r g a n i ca c i dd u r i n gt h e t r e a t m e n to fk i t c h e nw a s t e s i t sc o n c e n t r a t i o nv a r i e da m o n gt h ef e r m e n t e dp r o c e s s e s r e f l e c t i n gv a r i a t i o n so fm i c r o b i a la c t i v i t yi nt h ef e r m e n t e dm e d i a ( 3 ) c e n t r a lc o m p o s i t ed e s i g nu s i n gr e s p o n s es u r f a c em e t h o d o l o g yw a se m p l o y e d t oo p t i m i z ep a r a m e t e r so fa a m y l a s e ，p r o t e a s e ，t e m p e r a t u r e ，c a c 0 3a n dy e a s te x t r a c t i ns i m u l t a n e o u ss a c c h a r i f i c a t i o na n df e r m e n t a t i o np r o c e s s as a t i s f a c t o r yf i to ft h e q u a d r a t i cm o d e lw a sr e a l i z e d l a c t i ca c i db i o s y n t h e s i sw a ss i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db y i n t e r a c t i o no fp r o t e a s e x t e m p e r a t u r e p r o t e a s e ，t e m p e r a t u r ea n dc a c 0 3h a d s i g n i f i c a n t l yl i n e a re f f e c t so nl a c t i ca c i dp r o d u c t i o nw h i l e 仅一a m y l a s ea n dy e a s te x t r a c t h a di n s i g n i f i c a n te f f e c t s y e a s te x t r a c tw a sp r o v e dt ob eu n n e c e s s a r yi ne a t e r yf o o d w a s t ef e r m e n t a t i o n t h eo p t i m u mc o n d i t i o nw a sf o u n dt ob ea a m y l a s ea t13 8 6u g v 上海交通人学博士学位论文 “e df o o dw a s t e ，p r o t e a s ea t2 1 2u g 嘶e df o o dw a s t e ，t e m p e r a t u r ea t2 9 31 a n d c a c 0 3a t6 2 6 7g 1w i t ht h em a x i m u ml a c t i ca c i dc o n c e n t r a t i o na n dy i e l da t9 8 51g l a n d8 8 7 5 ，r e s p e c t i v e l y i n c r e a s eo fi n o c u l u ms i z ew o u l db es u i t a b l eb ya c c e l e r a t i n g d e p l e t i o no fi n i t i a ls o l u b l ec a r b o h y d r a t et oe n h a n c eq a m y l a s ee f f i c i e n c yi nk i t c h e n w a s t e sf e r m e n t a t i o n i n c r e a s i n gm a g n i t u d e so fc a c 0 3s u p p l e m e n tc o u l di m p r o v e dt h e r e d u c i n gs u g a r sd e p l e t i o nr a t ea n dl e dt ot h eb a l a n c eb e t w e e nt h er a t e so fh y d r o l y s i s a n df e r m e n t a t i o nf a v o r a b l et oh y d r o l y s i s ( 4 ) t h ec o m b i n a t i o no fp l a c k e t t b u r m a n d e s i g n a n dr e s p o n s es u r f a c e m e t h o d o l o g yw a su s e d t oe x a m i n e p a r t i t i o n i n gp a r a m e t e r s f o rl a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u m b p 0 4i na q u e o u s t w o - p h a s es y s t e m w i t h p o l y e t h y l e n eg l y c o l ( p e g ) d e x t r a n ( d e x ) a st h eb i p h a s i cs y s t e m o n e s i d e dp a r t i t i o no fc e l l st od e x p h a s ew a so b s e r v e di na l lt r i a l s r e s u l t sf r o mp l a c k e t t b u r m a nd e s i g np r e s e n t e dt h a t t h em o l e c u l a rw e i g h to fp e ga n dd e xh a dh i g h l ys i g n i f i c a n ta n dn e g a t i v ee f f e c t so n v o l u m er a t i ow h i l ec e l ld e n s i t y , e l e c t r o l y t e s ，s e t t l i n gt i m ea n dp hw e r ei n s i g n i f i c a n t p e g10 0 0 0a n dd e x 2 0 0 0 0w e r ef u r t h e r o p t i m i z e db yr e s p o n s e s u r f a c e m e t h o d o l o g i c a la p p r o a c h v o l u m er a t i ow a ss t r o n g l ya f f e c t e db yt h ev a r i a t i o no f p o l y m e rc o n c e n t r a t i o nw h e r e a st h ei n t e r a c t i o nb e t w e e np e g 10 0 0 0a n dd e x 2 0 0 0 0 w a si n s i g n i f i c a n t t h eo p t i m u mc o n d i t i o nw a sf o u n dt ob ep e g 10 0 0 0a t6 ( w w ) a n dd e x 2 0 0 0 0a t13 8 5 ( w w ) a tt h ee x p e r i m e n t a lr a n g ew i t ht h em i n i m a lv o l u m e r a t i oa t0 。8 1 5 ( 5 ) p e g d e xs y s t e m sw e r ea l s ou s e dt oe x t r a c tl a c t i ca c i df r o mk i t c h e nw a s t e s f e r m e n t a t i o n r e s u l t ss h o w e dt h a tp e g d e xw a sa g o o db i o c o m p a t i b l es y s t e mw h i c h c o u l de f f e c t i v e l ye x t r a c tl a c t i ca c i df r o mf e r m e n t e dm e d i a p e g10 0 0 0 d e x 2 0 0 0 0 b i p h a s i cs y s t e mh a dl i t t l ee f f e c to nt h eg r o w t ho fl a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u mb p 0 4 ， w h e r e a sl a c t i ca c i dp r o d u c t i o nr a t ew a sa b o u to 2 0g ( l h ) b e t w e e n12a n d4 8h ， m u c hl o w e rt h a n0 6 31 ( l h ) i nc o n v e n t i o n a lf e r m e n t a t i o ns y s t e m t h ev a r i a t i o no f p e ga n dd e xc o n c e n t r a t i o n si n f l u e n c e dc e l l sg r o w t ha n dl a c t i ca c i db i o s y n t h e s i s i n d i s t i n c t i v e l y v o l u m er a t i ok e p ts t a b l et h r o u g h o u tt h ep r o c e s s e s ，d e s p i t et h ec h a n g e s o fr a wm a t e r i a la n dp r o d u c tc o n c e n t r a t i o n s d i f f e r e n tf r o ml i u l ei n f l u e n c eo fp e g m o l e c u l a rw e i g h to nf e r m e n t a t i o n ，t h ei n c r e a s eo fd e xm o l e c u l a rw e i g h tf r o m2 0 0 0 0 v 1 a b s t r a c t t o4 0 0 0 0l e dt od e c l i n e so fl a c t a t ec o n v e r s i o nr a t ef r o m0 6 31g ( l ”t oo 518g ( l h ) a n dl a c t i ca c i dc o n c e n t r a t i o nf r o m3 3 g lt o2 2g l i n c r e a s i n gm a g n i t u d e so f i n o e u l u ms i z ec o u l ds h o r t e nt h ep e r i o do fl a gp h a s ea n de n h a n c et h ep r o d u c t i o nr a t e w h e ni n o c u l u ms i z e sw e r ea t1 、4 a n d8 ( w w ) ，t h ec o r r e s p o n d i n gl a c t i ca c i d c o n v e r s i o nr a t ew e r eo 5 5 8g ( l h ) a n d0 6 0 2g ( l h ) a n d0 6 4 9g ( l h ) ，r e s p e c t i v e l y a r e p e a t e de x t r a c t i v ef e r m e n t a t i o nw a sc a r r i e do u ti np e g l0 0 0 0 d e x 2 0 0 0 0b i p h a s i c s y s t e mw i t hf o u rt o p p h a s er e p l a c e m e n t s r e s u l t sp r e s e n t e dt h a tw h e nc e l ld e n s i t y r e a c h e dt h es t a t i o n a r yp h a s ei nt h ef i r s te x t r a c t i v ef e r m e n t a t i o n ，t h el a c t a t ep r o d u c t i o n i nt h ea q u e o u st w o p h a s es y s t e mw a sm a i n t a i n e d k e yw o r d s ：k i t c h e nw a s t e s ；l a c t i ca c i d ；l a c t o b a c i l l u sp l a n t a r u m ；s i m u l t a n e o u s s a c c h a r i f i c a t i o na n df e r m e n t a t i o n ；p r e s e r v a t i o n ；a q u e o u st w o - p h a s e ；r e s p o n s e s u r f a c em e t h o d o l o g y v l i 上海交通大学博十学位论文 缩略语 a b b r e v i a t i o n v l l i 图索引 图索引 f index|gure i ne x。 图1 1 全国城市生活垃圾年清运量与生活垃圾无害化处理率 图1 2 城市生活垃圾好氧堆肥法生产工艺流程图 图1 3 固态发酵生产微生物蛋白饲料工艺 图1 _ 4 乳酸菌及相关革兰氏阳性菌进化树 图1 5 传统的乳酸发酵生产工艺 图1 - 6 传统乳酸提取流程 图1 7 a b 一水a t p s 体系 图1 8 研究技术路线 图3 1 同型乳酸菌鉴定程序 图3 2b p 0 4 菌株菌落形态 图3 3b p 0 4 菌株扫描电镜照片 图3 - 4l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u mb p 0 4 系统进化树 图3 5l a c t o b a c i l l u s p l a n t a r u mb p 0 4 生长曲线 图4 - 1 乳酸菌、肠道菌、酵母菌与霉菌随时间变化 图4 - 2p h 值随时间变化 图4 3 乳酸、乙酸、丙酸随时间变化 图5 1 乳酸浓度试验值与模型预测值关系 图5 2 温度与淀粉酶相互关系对乳酸产量的影响 图5 3c a c 0 3 与淀粉酶相互关系及对乳酸产量的影响 图5 4c a c 0 3 与蛋白酶相互关系及对乳酸产量的影响 图5 5 温度与蛋白酶相互关系及对乳酸产量的影响 图5 6 酵母提取物与蛋白酶相互关系及对乳酸产量的影响 图5 7 接种率变化对餐厨垃圾发酵的影响 图5 8c a c 0 3 浓度变化对餐厨垃圾发酵的影响 图6 一lp e g ，d e x 体系相图 图6 2 不同p e g d e x 体系系线长 上海交通人学博士学位论文 图6 3 体积比试验值与模型预测值关系 图6 - 4p e g l 0 0 0 0 与d e x 2 0 0 0 0 相互关系及对体积比影响 图7 1 不同聚合物浓度时还原糖浓度、菌体浓度随时间变化 图7 2 不同聚合物浓度时乳酸浓度、p h 值随时间变化 图7 3 不同聚合物浓度时p e g lo 0 0 0 d e x 2 0 0 0 0 体系粘度 图7 - 4 不同聚合物浓度时体积比随时间变化 图7 5 不同聚合物分子量时乳酸浓度随时间变化 图7 - 6 不同聚合物分子量时细菌浓度随时间变化 图7 7 不同聚合物分子量p e g d e x 体系粘度 图7 8 不同接种率时p h 值与细菌浓度随时间变化 图7 - 9 不同接种率时乳酸与还原糖浓度随时间变化 图7 1 0 多批次连续发酵时乳酸与p h 值变化 图7 1 1 多批次连续发酵时还原糖与细菌浓度变化 图7 1 2 多批次连续发酵时体积比变化 x 表索引 表索引 t a b l ei n d e x 表1 1 我国部分城市生活垃圾组成 表1 22 0 0 2 年上海市长宁区垃圾组分变化情况 表1 3 乳酸异构体的性质 表1 4 聚乳酸与聚乙烯和p v c 材料的性能比较 表1 5 乳酸菌属简况表 表1 - 6p h 值对乳酸发酵的影响 表1 7 部分类型的双水相体系 表1 8 影响生物物质分配的主要因素 表1 - 9a t p s 技术在生物大分子分离中的应用 表2 1 实验所用仪器和设备 表3 1 分离菌株初筛结果 表3 2b p 0 4 菌株a p i5 0 c h 试剂条反应结果 表3 3 不同初始葡萄糖浓度动p l a n t a r u mb p 0 4 产乳酸性能 表4 1 不同乳酸菌属a p i5 0 c h 鉴定结果 表4 2 不同乳酸菌属在餐厨垃圾保存时的变化趋势 表5 1 中心实验设计系数矩阵表及乳酸响应值 表5 2 回归系数与，检验结果 表5 3 回归模型与中心点实验方程分析 表6 1p l a c k e t t b u r m a n 试验设计因素及其水平 表6 2p l a c k e t t b u r m a n 试验系数矩阵及试验结果 表6 3p l a c k e t t b u r m a n 试验各因素评价结果及t 值检验 表6 4 响应曲面法系数矩阵表及试验结果 表6 5 回归系数与f 检验结果 表6 - 6 回归模型与中心点实验方程分析 表7 1 多批次连续发酵乳酸产率明细 x i 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签 日期! 上矿d v 指导教师签名： 同期：略年月、日 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 、 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 醐：砒年户如 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 餐厨垃圾概括及资源化技术 1 1 1 餐厨垃圾的性质、产生特性及危害 随着经济飞速发展与城市化进程加快，人们生活水平的普通提高和生活习惯 的改变，我国城市生活垃圾与日俱增。如图1 1 所示，根据国家统计局资料显示 【1 】，这几年我国城市生活垃圾清运量已超1 5 亿吨。近年来，我国在垃圾处理方 面取得巨大进步，尤其是大城市和经济发达城市在垃圾处理方面投资力度加大， 使我国垃圾无害化处理水平有显著提高。全国城市生活垃圾无害化处理能力从 1 9 9 6 年的1 5 5 8 万v d 增加到2 0 0 5 年的2 5 6 3 万t d ，垃圾无害化处理量从1 9 9 6 年的5 5 6 8 万t 增加到2 0 0 5 年的8 0 5 1 万t 2 】。然而，相比于发达国家，我国生活 垃圾无害化处理率仍比较低，约为5 0 左右( 图1 1 ) 。大量未处置的生活垃圾 已超出自然环境和现有处置体系的消纳能力，成为困扰城市发展、污染城市环境、 影响市民生活的重大社会问题。如何根据我国城市生活垃圾的特点和具体国情， 在吸收发达国家经验的同时，积极寻求适合中国特点的垃圾减量化、资源化和无 害化技术与处置方式是逐步发展中的城市面临的一项紧迫任务。 ， u r 媚 删 烬 j 斗 囊； 囊 烬 划 5 1 ) 0 0 4 i ) 0 0 3 0 0 0 2 0 0 12 0 0 22 0 0 32 42 0 0 52 0 0 6 年份 5 8 5 6 邑 碍 5 4 娶 s 5 2 伽 求 5 0 簧 4 8 4 6 图1 - 1 全国城市生活垃圾年清运量与生活垃圾无害化处理率1 1 l f i g u r e1 - 1v o l u m eo fg a r b a g ed i s p o s a la n d d o m e s t i cg a r b a g eh a r m l e s sd i s p o s a l r a t ei nc h i n a 上海交通火学博士学位论文 城市生活垃圾在大量产生的同时，垃圾组分随消费结构的改变相应发生了很 大变化，有机易腐败的成分( 如餐厨垃圾、果皮等) 逐渐增多，而无机成分持续 下降。表1 1 列出了我国部分城市生活垃圾的组成，可见易降解餐厨类垃圾在城 市生活垃圾中占主体地位，约为4 0 - - 8 0 。表1 2 为2 0 0 2 年上海市长宁区垃圾 组分随季节变化情况。虽然生活垃圾成分随季节变化明显，但餐厨垃圾仍占主体 地位，约为5 0 。因此，合理处置餐厨垃圾是城市生活垃圾减量化、无害化和 资源化的关键 5 ，6 】。 r 表1 - 1 我国部分城市生活垃圾组成【3 】 t a b l e1 - 1c o m p o n e n t so fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e si ns o m ec i t i e s 注：“一”为数据已归入其他类。 餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物，居民区、饭店、各种企 事业单位的食堂是其集中排放的场所【7 。餐厨垃圾包括两个部分，一是厨房食 品加工过程中产生的废料，二是餐桌上吃剩的食品。尽管餐厨垃圾的组成、性质 和产生量受经济条件、地区差异、居民生活习惯、饮食结构、季节变化不同，但 其具备以下一些特征 8 】： 。 ( 1 ) 感官性状上，表现为油腻，湿淋淋，对人和周围环境造成不良影响，影 响人的视觉和嗅觉等舒适感和生活卫生。 2 第l 章绪论 ( 2 ) 高含水率。餐厨垃圾的含水率高( 大于8 0 ) ，这给其收集、运输和处理 都带来很大的难度。垃圾渗滤水可通过地表径流和渗透作用，污染地表水和地下 水，而且由于餐厨垃圾单位质量的热值在2 1 0 0k j k g 左右，不能满足垃圾焚烧发 电的热值要求。 ( 3 ) 易腐性。餐厨垃圾中有机物含量高( 约占干物质质量