稻草秸秆与猪粪混合厌氧消化实验研究

【摘要】：我国是一个农业大国,每年产生农作物秸秆大约7亿t,其中有50%未得到合理利用,被大量丢弃或燃烧,既污染环境又浪费资源。畜牧业特别是规模化养殖业的迅猛发展使畜禽粪便对环境造成的污染问题越来越突出。同时,随着生物质能源的开发、资源化技术的推广,将生物质垃圾资源化已经成为解决此类污染问题的一种有效途径。 本实验在中温条件下(35℃),采用自制CSTR厌氧反应器进行不同有机负荷下的中温厌氧消化实验,研究不同有机负荷对厌氧消化反应中的pH、氨氮、VFA、碱度、产气量以及产甲烷率等指标的影响,通过实验所得的数据分析系统的产气性能和稳定性能,寻找最佳的厌氧消化条件。实验结果表明： (1)在厌氧消化的初期pH值略微下降,pH值从最初的7.13下降到6.70随后逐渐升高到7.31,最后稳定在7.30左右。从整个厌氧消化的过程来看,系统的pH值始终在甲烷菌最适合的pH值(6.8-7.5)范围内变化。 (2)在进料有机负荷为0.5-2.0gVS/(L·d)之间时,平均每天产气量在869-3232ml,有机负荷在0.5-1.5gVS/(L·d)之间,产气量逐渐增加,到有机负荷为1.5gVS/(L·d)时产气量达到最大为3232ml。 (3)在整个厌氧消化过程中,氨氮浓度的变化不大,氨氮浓度一直维持在522-850mg/L之间,氨氮浓度不高,这有利于甲烷菌的生长。(4)在进料有机负荷从0.5gVS/(L·d)逐渐增加到2.0gVS/(L·d)的过程中,VFA的浓度从1520mg/L先升高然后降低最后基本保持稳定。在有机负荷为1.5gVS/(L·d)时VFA的浓度最高为3420mg/L。 (5)在整个厌氧消化过程中,总碱度的浓度一直稳定在2129-2462mg/L之间。总碱度的浓度不高,在厌氧消化过程中适量的碱度对整个厌氧消化试验是有重要意义的,它可以提高系统的缓冲能力,提高系统的稳定性能。 (6)进料有机负荷在0.5-1.5gVS/(L·d)之间时甲烷体积分数是随着有机负荷的增加而增加的,在区间1.5-2.0gVS/(L·d)时甲烷体积分数略微降低。在有机负荷为1.5gVS/(L·d)时,甲烷体积分数最大为55.2%。在有机负荷为1.75gVS/(L·d)时日平均产甲烷量最大为1628ml。 【关键词】：稻草秸秆 猪粪 厌氧消化 甲烷
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X71
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 农作物秸秆的利用状况13-15
• 1.2.1 农作物秸秆的产生和分布13
• 1.2.2 农作物秸秆的主要成分13-14
• 1.2.3 秸秆的利用途径14
• 1.2.4 秸秆利用中存在问题14-15
• 1.3 畜禽粪便的产生和利用现状15-17
• 1.3.1 牲畜粪便的产生与危害15-16
• 1.3.2 牲畜粪便处理现状16-17
• 1.4 生物质垃圾厌氧消化技术国内外研究进展17-21
• 1.4.1 生物质垃圾厌氧消化技术国外研究进展17-19
• 1.4.2 生物质垃圾厌氧消化技术国内研究进展19-21
• 1.4.3 稻草秸秆与猪粪混合厌氧消化处理的可行性21
• 1.5 实验研究的目的、内容和路线21-24
• 1.5.1 实验研究目的21
• 1.5.2 实验研究内容21-22
• 1.5.3 研究路线22-24
• 第二章 厌氧消化技术及其原理24-34
• 2.1 有机物厌氧生物降解的基本过程24-26
• 2.2 厌氧生物处理的特点26-27
• 2.2.1 厌氧生物处理技术的优点26-27
• 2.2.2 厌氧生物处理技术的缺点27
• 2.3 厌氧微生物降解动力学原理27-29
• 2.4 厌氧处理微生物生态学29-31
• 2.4.1 不产甲烷菌29
• 2.4.2 产甲烷菌29-30
• 2.4.3 不产甲烷菌和产甲烷菌之间的相互关系30-31
• 2.5 影响微生物厌氧消化的主要因素31-34
• 2.5.1 温度31-32
• 2.5.2 酸碱度(pH值)32
• 2.5.3 氧化还原电位32
• 2.5.4 基质的营养比例32-33
• 2.5.5 基质微生物比(COD/VSS)33
• 2.5.6 抑制性物质或毒性物质33
• 2.5.7 其他因素33-34
• 第三章 实验方案与分析方法34-42
• 3.1 实验方案34
• 3.1.1 试验方法34
• 3.1.2 实验研究的内容34
• 3.2 实验装置34-35
• 3.3 实验材料35-36
• 3.4 实验所用药品的配制36-37
• 3.5 实验测定指标与分析方法37-40
• 3.5.1 总固体(TS)37-38
• 3.5.2 挥发性固体(VS)38
• 3.5.3 pH的测定38
• 3.5.4 产气量的测定38
• 3.5.5 VFA、氨氮的测定38-39
• 3.5.6 总碱度的测定39-40
• 3.5.7 气体成分的测定40
• 3.6 实验运行与维护40-42
• 第四章 实验结果与分析42-52
• 4.1 实验结果与分析42-51
• 4.1.1 进料有机负荷对pH的影响与分析42-43
• 4.1.2 进料有机负荷对产气量的影响与分析43-44
• 4.1.3 进料有机负荷对氨氮的影响与分析44-46
• 4.1.4 进料有机负荷对VFA的影响与分析46-47
• 4.1.5 进料有机负荷对在总碱度的影响与分析47-49
• 4.1.6 进料有机负荷对产甲烷率的影响与分析49-51
• 4.2 本章小结51-52
• 结论与建议52-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60

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