水稻秸秆与猪粪干法厌氧发酵特性研究

【摘要】：厌氧发酵是一种常用的处理有机废弃物的方法,它能够降低碳排放并生产清洁能源——沼气。本课题以新鲜沼液和脱水污泥为接种物,研究了不同沼液接种量、不同污泥添加量、不同稻秸预处理方式、不同料液C/N比和不同TS百分含量对水稻秸秆与猪粪干法厌氧发酵产气特性的影响。根据产气量、产甲烷情况以及发酵物料的基本理化指标来判断试验的最佳反应工艺参数。最后,采用一级反应动力学模型对各处理的试验数据进行分析,比较了不同试验条件下的动力学参数,并对反应机理进行了进一步的探讨。 试验结果表明：添加一定量的接种物可以提高产气率,增大产气峰值,并加速产气过程,但是对试验结束时的累积产气量无显著影响；当用饱和碳酸氢钠溶液用作调节pH的缓冲液时会抑制产甲烷菌等微生物的活性,并使发酵料液的单位TS产气率下降将近50%；热碱处理能大幅度地提高稻秸的产气效率,进而缩短物料的停留时间；C/N比为20的发酵体系更有利于微生物生产沼气；将猪粪和稻秸进行联合厌氧发酵能获得比猪粪或稻秸单独发酵时更高的产气效率：所有处理试验产气稳定时至反应结束甲烷含量均在80%以上。 将试验结果进行动力学分析,发现该模型能较好地应用于猪粪与稻秸的混合厌氧发酵过程。当对不同稻秸的预处理方式进行分析时,发现热碱处理和热碱波处理的试验组产气过程出现了明显的两阶段过程,其中第二阶段的速率常数大于第一阶段的速率常数,这与试验的实际产气情况也相吻合。 【关键词】：稻秸 猪粪 接种物 预处理 干法厌氧发酵
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X712;X713
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 符号说明10-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 农牧业废弃物概述11-12
• 1.1.1 农牧业废弃物的产量及污染现状11
• 1.1.2 农牧业废弃物的综合利用途径11-12
• 1.2 有机固体废弃物的厌氧发酵研究12-20
• 1.2.1 厌氧发酵的基本原理与分类12-13
• 1.2.2 干法厌氧发酵处理技术的优缺点13-14
• 1.2.3 影响干法厌氧发酵过程的主要因素14-16
• 1.2.4 国内外干法厌氧发酵技术的研究现状16-19
• 1.2.5 研究目的和意义19
• 1.2.6 技术路线19-20
• 第2章 试验材料、研究方法与内容20-23
• 2.1 试验材料与仪器20
• 2.1.1 反应原料20
• 2.1.2 试验试剂20
• 2.1.3 试验仪器20
• 2.2 研究方法20-21
• 2.2.1 试验装置20-21
• 2.2.2 监测指标及分析方法21
• 2.3 研究内容21-22
• 2.3.1 预试验21-22
• 2.3.2 正式试验22
• 2.4 数据分析22-23
• 2.4.1 猪粪与稻秸的产气量和产气速率22
• 2.4.2 模型评价22-23
• 第3章 猪粪与稻秸试验条件预研究23-34
• 3.1 不同TS、C/N比交叉试验23-28
• 3.1.1 试验原料和方法23
• 3.1.2 产气情况23-25
• 3.1.3 有机酸含量25-26
• 3.1.4 日产气量与乙酸浓度的关系26-27
• 3.1.5 小结27-28
• 3.2 不同沼液添加量对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响28-33
• 3.2.1 试验原料与方法28
• 3.2.2 产气情况28-31
• 3.2.3 TS、pH、NH_4~+-N浓度和SCOD随时间的变化情况31-33
• 3.2.4 小结33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 猪粪与稻秸干法厌氧发酵的最佳试验条件34-59
• 4.1 不同沼液添加量对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响34-38
• 4.1.1 试验原料与方法34
• 4.1.2 产气量随时间的变化34-36
• 4.1.3 日CH_4含量随时间的变化36-37
• 4.1.4 试验前后pH、TS、VS、TC、TN、SCOD的变化情况37-38
• 4.1.5 小结38
• 4.2 不同污泥添加量对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响38-44
• 4.2.1 试验原料与方法38-39
• 4.2.2 产气量随时间的变化39-41
• 4.2.3 日CH_4含量随时间的变化41-42
• 4.2.4 试验前后pH、TS、VS、TC、TN、SCOD的变化情况42-43
• 4.2.5 小结43-44
• 4.3 不同预处理方式对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响44-49
• 4.3.1 试验原料与方法44-45
• 4.3.2 产气量随时间的变化45-47
• 4.3.3 日CH_4含量随时间的变化47-48
• 4.3.4 试验前后pH、TS、VS、TC、TN、SCOD的变化情况48
• 4.3.5 小结48-49
• 4.4 不同C/N比对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响49-53
• 4.4.1 试验原料与方法49
• 4.4.2 产气量随时间的变化49-51
• 4.4.3 日CH_4含量随时间的变化51-52
• 4.4.4 试验前后pH、TS、VS、TC、TN、SCOD的变化情况52-53
• 4.4.5 小结53
• 4.5 不同TS含量对猪粪与稻秸干法厌氧发酵的影响53-58
• 4.5.1 试验原料与方法53-54
• 4.5.2 产气量随时间的变化54-56
• 4.5.3 日CH_4含量随时间的变化56-57
• 4.5.4 试验前后pH、TS、VS、TC、TN、SCOD的变化情况57
• 4.5.5 小结57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 猪粪和稻秸厌氧发酵的反应动力学研究59-62
• 5.1 厌氧发酵一级反应动力学模型59
• 5.2 不同反应条件下猪粪和稻秸的厌氧发酵动力学参数比较59-61
• 5.2.1 不同沼液添加量的动力学研究59-60
• 5.2.2 不同污泥添加量的动力学研究60-61
• 5.2.3 不同稻秸预处理方式的动力学研究61
• 5.3 本章小结61-62
• 第6章 结论和展望62-63
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-69
• 硕士期间论文发表情况69-70
• 致谢70

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