水生植物厌氧发酵产沼气研究及其产气模型的构建

【摘要】：水生植物具有良好的水质净化效果,在富营养化水体的生物修复中应用广泛,但生长繁殖速度过快,易腐烂分解,造成水体的二次污染。若将水生植物看作一种高产的能源植物,用厌氧发酵技术加以利用,可制取清洁能源。本文将选取一些水生植物进行生化成分测定和厌氧发酵实验,探索其作为沼气发酵原料的可行性,并分析植物成分对其厌氧发酵过程的影响；对香蒲厌氧发酵过程的接种率、料液浓度等工艺条件进行优化。主要的结论如下： (1)从美人蕉和香蒲的厌氧发酵实验得出,增加接种量和原料添加量、粉碎以及选取合适的接种物都能明显提升产气效果,表现为：产气稳定性增强,产气周期延长,产气量增加。 (2)木质纤维素、碳水化合物以及蛋白质是水生植物的主要有机成分,原料的可生物性较好。各水生植物在37℃的产气率分别为：香蒲513.23mL·g-1VS、香菇草539.09mL·g-1VS、再力花577.96mL·g-1VS、菖蒲508.95mL.g-1VS、美人蕉555.05mL·g-1VS、紫芋629.41mL·g-1VS、梭鱼草473.09mL·g-1VS,可以作为良好的厌氧发酵原料。 (3)香蒲和紫芋的C/N分别为18.59和16.97,理论产沼气潜力分别为969.21mL·g-1VS和897.69mL·g-1VS,厌氧降解率分别为52.95%和70.11%。 (4)本实验对发酵原料木质纤维素含量与厌氧生化产沼气潜力(ABP)之间的联系进行相关性分析,得出木质素与ABP之间的相关性(r=-0.259,p0.05)很微弱,而半纤维素与ABP间有一定的相关性(r=-0.781,p0.05),说明半纤维素的含量会对ABP产生直接影响,这与以往的研究成果认为ABP受木质素的影响不同。以半纤维素作为单独变量,建立预测ABP的模型方程,得出：半纤维素与ABP间的一元线性回归方程斜率为3.592,截距为587.104,相对偏差为6.81%。 (5)在香蒲的工艺条件优化实验中得出,固体浓度6%、接种率50%的实验组产气率最高,发酵过程中pH值变化最稳定,累积产气量和产气率分别为6482mL和581.39mL·g-1VS、固体浓度8%、接种率40%的实验组累积产气量最高,累积产气量和产气率分别为9297mL和.521.17mL·g-1VS,可以作为香蒲厌氧发酵的较佳条件。 【关键词】：水生植物 厌氧发酵 木质纤维素 产沼气潜力
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 水生植物在水环境治理中的应用10-12
• 1.2.1 水生植物的水质净化机理10-11
• 1.2.2 水生植物的生长代谢对水质净化作用的影响11-12
• 1.3 水生植物的处置和资源化利用技术进展12-14
• 1.3.1 水生植物收获后的处置技术12-13
• 1.3.2 水生植物的资源化利用现状13-14
• 1.4 水生植物厌氧消化技术的研究进展14-19
• 1.4.1 水生植物沼气化利用的研究进展14-15
• 1.4.2 水生植物的主要成分及其厌氧发酵特性15-16
• 1.4.3 纤维类原料厌氧发酵工艺的研究进展16-17
• 1.4.4 纤维类原料各种预处理方法的研究进展17-19
• 1.5 本研究的目的、意义和内容19-21
• 1.5.1 研究的目的、意义19
• 1.5.2 研究的主要内容19-21
• 2 水生植物厌氧发酵的探索性试验21-29
• 2.1 材料与方法21-23
• 2.1.1 试验装置21
• 2.1.2 试验材料21-22
• 2.1.3 试验设计22-23
• 2.1.4 分析项目与测试方法23
• 2.2 结果分析23-27
• 2.2.1 美人蕉在不同料液浓度和接种量条件下的产气效果分析23-26
• 2.2.2 香蒲在不同接种物条件下的产气效果分析26-27
• 2.3 小结27-29
• 3 不同水生植物产沼气潜力的分析与比较29-45
• 3.1 材料方法29-32
• 3.1.1 试验装置29
• 3.1.2 试验材料29
• 3.1.3 试验设计29
• 3.1.4 分析项目与测试方法29-32
• 3.2 结果与分析32-44
• 3.2.1 不同水生植物的成分分析32-34
• 3.2.2 7种水生植物的产气特性分析34-38
• 3.2.3 7种水生植物产沼气潜力的比较38-40
• 3.2.4 发酵前后料液性质的分析40-41
• 3.2.5 不同水生植物生化降解性分析41-42
• 3.2.6 产气潜力模型的构建42-44
• 3.3 小结44-45
• 4 料液浓度和接种率对香蒲厌氧发酵产沼气的影响45-55
• 4.1 材料与方法45-46
• 4.1.1 试验装置45
• 4.1.2 试验材料45-46
• 4.1.3 试验设计46
• 4.1.4 分析项目与测试方法46
• 4.2 结果与分析46-53
• 4.2.1 不同料液浓度、接种率条件下发酵过程中发酵液pH的变化46-48
• 4.2.2 不同料液浓度、接种率条件下发酵过程中产气情况的变化48-52
• 4.2.3 发酵前后的料液浓度的变化52-53
• 4.3 小结53-55
• 5 结论与建议55-59
• 5.1 结论55-56
• 5.2 创新点56
• 5.3 建议56-59
• 参考文献59-69
• 附录A 攻读学位期间的主要学术成果69-71
• 致谢71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

α-酮戊二酸盐对酿醋废水厌氧发酵产沼气的影响    王志;许樱;陈雄;廖文谈;王金华;李冬生;

组装式厌氧发酵中试装置    徐仁生;

固体酒糟厌氧发酵系统的研究    梁金喜;吴大庆;吕杰;

一种小型高效沼气发酵装置及其工艺    孙金世;赵日堂;

一种处理鸡粪的小型高效厌氧发酵装置    马天德,崔亨哲

稀酸处理对秸秆厌氧发酵产氢的影响    张雪松,朱建良

替硝唑片对污泥厌氧发酵产氢作用的研究    陈文花;曾雨;刘常青;张江山;

水葫芦与蓝藻厌氧发酵产沼气研究    刘海琴;宋伟;高运强;韩士群;黄建萍;

添加蚓粪对玉米秸秆厌氧发酵产气特性的影响    邹星星;郑正;陈广银;罗艳;

中温下3种落叶厌氧发酵产气量研究    孙树贵;任广鑫;翟宁宁;王诺菡;霍敏;

底物浓度对产甲烷菌群产气性能的影响    刘杰;王大蔚;裴占江;

联合厌氧发酵工艺    王银和;杜培清;赵玉柱;夏晓华;

微藻培养技术处理猪粪厌氧发酵废水效果    李岩;周文广;张晓东;孙立;

早熟禾厌氧发酵产气研究    王阳;林聪;韩艳霄;程东林;

宠物狗粪便厌氧发酵试验研究    雷宇;马煜;刘士清;张无敌;尹芳;徐锐;李建昌;陈玉保;

大中型沼气工程二次厌氧发酵工艺应用探讨    付传勇;

两种底物厌氧发酵产氢能力的比较    王占青;李永峰;刘喆;张敏;

篁竹草厌氧发酵产气特性及结构变化研究    罗艳;陈广银;罗兴章;郑正;郑斌国;方彩霞;

天然橡胶废水处理工艺及综合利用研究    张信武;

好氧堆肥为沼气发酵提供热量的可行性研究    张海勤;张霞;董仁杰;

争当天然气生产的龙头    记者 王涛 陈明泉

日产气240万立方米    廖小兵何世杰

沼肥养猪    李展彬

苏里格气田开发初具规模    邝烨

新星西南公司打拼产量目标    记者 罗兴平

雪灾之后如何快速恢复使用沼气    刘一武

川东大池干气田池71井喜获高产气流    通讯员 雷治安 特约记者 杨源平

西南分公司年产气跃至21亿立方米    陈明泉 郭望

青海油田试采评价水溶气及低产气    记者　凌须斌

我首条垃圾联合厌氧发酵生产线运行    记者 胡左

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

CO厌氧发酵制氢工艺基础及反应器性能研究    赵亚

基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究    苑宏英

流域水葫芦控制与利用生态工程研究    陈彬

重组产气肠杆菌提高产氢效率的研究    赵锦芳

城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究    刘晓玲

生物质发酵制氢过程参数优化及机理研究    郭毅萍

甘蔗压榨汁制氢系统的工程控制对策及其微生物群落研究    焦安英

固体热载体法生物质催化气化制氢新工艺研究    魏立纲

生物质在流化床气化炉内定向转化过程的模型模拟研究    周密

沼气发酵复合菌系及其在牛粪厌氧发酵中的应用    戚桂娜

有机废弃物厌氧发酵特性的研究    周岭

牲畜粪便与秸秆混合的厌氧发酵特性及工艺优化    王晓娇

水生植物厌氧发酵产沼气研究及其产气模型的构建    宋雪红

不同温度下总固体浓度对厌氧发酵产气特性的影响    宋籽霖

人粪与不同原料配比对厌氧发酵产气影响    秦佳佳

聚合草厌氧发酵特性和产气潜力的研究    郑敏

不同原料配比产气效果及沼液中产甲烷菌群落结构研究    张娟

热碱预处理对秸秆厌氧发酵的影响    郑万里

生物垃圾厌氧发酵的原理研究    涂卫峰