空心莲子草发酵产沼气的试验研究

【摘要】：本文尝试以微生物发酵产沼气及甲烷形成的生化机制为原理,以预处理后的空心莲子草为主要发酵原料,辅以产甲烷复合菌剂和少量接种淤泥,采用4因素3水平的正交试验方法,初步探究空心莲子草发酵产沼气的优化工艺条件以及最优工艺条件下沼气产气量、pH值、甲烷含量等多种发酵参数动态变化,并且初步探究在发酵温度、碳氮比和发酵容积都相同条件下,空心莲子草分别和猪粪、牛粪在不同质量配比处理下两者的沼气发酵特性,为空心莲子草在资源能源化利用上提供新的途径。试验结果显示： (1)以空心莲子草为原料发酵产沼气的最优参数工艺条件为：发酵温度为35℃,空心莲子草固体含量为30%,发酵罐内原料C/N为30：1,pH值为7.0。 (2)空心莲子草经过前期预处理后,前30天的累计产气量占总产气量的78.3%；空心莲子草原料TS产气率为376.2m1·kg-1,VS产气率为355.0m1·kg1；CH4含量在第45天达到61.9%,发酵料液pH值稳定在7.0-7.3之间；在同样的试验周期里,最优工艺组合的总产气量明显比对照组(1号组)高,表明以空心莲子草为原料发酵产沼气的优化工艺组合是一种可行的资源能源化利用技术。 (3)不同质量比空心莲子草与猪粪混合的3个处理组总产气量大小依次是处理Ⅲ处理Ⅱ处理Ⅰ。从处理空心莲子草这种恶性杂草的资源化利用角度讲,草与粪质量比为2：1时,空心莲子草处理量和沼气产量都高于其他两组：CH4含量对甲烷产量的影响强度依次是：处理Ⅲ处理Ⅱ处理Ⅰ,其中处理Ⅰ较另外两组处理的拟合度差。 (4)空心莲子草和牛粪在3种不同原料配比处理的累积产气量和每5天产气量从高到低依次是组3组2组1,且沼气中的CH4含量也是同样的顺序,但三者的CH4含量变化曲线都较接近；pH值的变化趋势基本相同,均符合厌氧消化正常pH值范围；3个处理组的拟合度较接近,能够用Cheynoweth方程反映不同发酵原料配比空心莲子草和牛粪混合发酵产甲烷的规律,但存在一定偏差。 【关键词】：空心莲子草 猪粪 牛粪 发酵 沼气
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 文献综述10-24
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 农作物秸秆能源化利用12-15
• 1.2.1 秸秆气化利用技术12-13
• 1.2.2 秸秆固化利用技术13
• 1.2.3 秸秆乙醇燃料利用技术13
• 1.2.4 秸秆发电利用技术13-14
• 1.2.5 秸秆能源化利用中存在的问题14-15
• 1.3 秸秆发酵产沼气技术15-20
• 1.3.1 秸秆发酵制沼气概况15-16
• 1.3.2 沼气微生物种类16-17
• 1.3.3 沼气发酵的三个阶段17-18
• 1.3.4 沼气微生物生态学关系18-20
• 1.4 以空心莲子草为发酵原料产沼气可行性研究概况20-23
• 1.4.1 空心莲子草的生长特性与理化特性20-21
• 1.4.2 空心莲子草的综合防治21-22
• 1.4.3 空心莲子草发酵产沼气可行性及其意义22-23
• 1.5 课题研究的内容23-24
• 2 材料与方法24-32
• 2.1 试验材料24
• 2.1.1 发酵原料24
• 2.1.2 接种物24
• 2.1.3 发酵菌剂24
• 2.1.4 主要试验试剂24
• 2.2 主要试验仪器24-25
• 2.3 试验装置25
• 2.4 试验方法与步骤25-29
• 2.4.1 原料预处理25-26
• 2.4.2 试验设计26-27
• 2.4.3 试验步骤27-29
• 2.5 空心莲子草发酵过程中关键指标的分析测试方法29-32
• 2.5.1 总固体含量(TS)和总挥发固体含量(VS)的测定29
• 2.5.2 总有机碳(TOC)含量的测定29
• 2.5.3 总有机氮(TON)含量的测定29-30
• 2.5.4 碳/氮(C/N)比计算方法30
• 2.5.5 沼气产量的测定30-31
• 2.5.6 甲烷浓度与产量的测定31
• 2.5.7 二氧化碳(CO_2)浓度的测定31
• 2.5.8 发酵料液pH值的测定31
• 2.5.9 数据的统计分析31-32
• 3 结果与分析32-49
• 3.1 原料的预处理32-34
• 3.1.1 空心莲子草预处理后外观形态变化32-33
• 3.1.2 猪、牛粪堆沤后外观形态变化33-34
• 3.2 空心莲子草发酵产沼气最佳工艺条件的确定34-38
• 3.2.1 不同试验条件下的空心莲子草发酵产沼气的产气量和甲烷产量34
• 3.2.2 试验结果的极差分析34-37
• 3.2.3 试验结果的方差分析37-38
• 3.3 最佳工艺条件下空心莲子草发酵产沼气过程中关键性指标的分析38-42
• 3.3.1 TS、VS、产气率和累积产气量的变化38-39
• 3.3.2 沼气中甲烷含量和二氧化碳浓度的变化39-40
• 3.3.3 发酵温度和累积产气量随反应时间的变化40-41
• 3.3.4 pH值的变化41-42
• 3.4 空心莲子草和猪粪共发酵产沼气特性42-45
• 3.4.1 不同质量比例空心莲子草与猪粪发酵产沼气情况比较42-43
• 3.4.2 不同质量比例空心莲子草与猪粪发酵过程中pH值变化比较43-44
• 3.4.3 不同质量比例空心莲子草与猪粪发酵过程中甲烷含量变化比较44-45
• 3.5 空心莲子草和牛粪共发酵产沼气特性45-49
• 3.5.1 不同发酵原料配比对沼气产量的影响45-46
• 3.5.2 不同发酵原料配比发酵过程中pH值变化比较46-47
• 3.5.3 不同发酵原料配比发酵过程中甲烷含量的变化47-49
• 4 小结与讨论49-52
• 4.1 小结49-50
• 4.2 讨论50-51
• 4.3 展望51-52
• 参考文献52-57
• 附录57-60
• 致谢60

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

空心莲子草吸附钴离子前后溶液pH值的变化及其红外光谱研究    廖全斌,罗光富,童开发,刘明国,石振东

空心莲子草对硫酸锌的生物吸附研究    陈百玲,廖全斌,刘明国

用差异显示技术分离空心莲子草抗旱相关基因    高建明;罗才波;朱婷婷;何光源;

空心莲子草微生物群落分析与防治    区焯林;王芳;何丽烂;洪鲁斌;

寒地沼气池温控系统研究    王福全;韩大明;姚春玲;关强;

变废为宝 财大“气”粗——新型太阳能沼气技术    

农村户用沼气技术(4)    郑时选;

《农村沼气技术500问》摘选    

《农村沼气技术500问》摘选    

沼气的综合利用技术和发展前景    刘振波;高林朝;王滨杰;

空心莲子草对水稻生长的影响及其经济阈值研究    樊丹;董文忠;朱文达;王红玲;

苦楝叶乙醇提取物对空心莲子草叶片伤害的生理生化研究    周兵;闫小红;曾建军;钟娟;

空心莲子草野螟幼期各虫态的形态学观察    高诗淇;周红春;周方杰;黄国华;王星;

莲子草假隔链格孢对空心莲子草的致病作用研究    聂亚锋;李庆辉;陈志谊;刘永锋;刘邮洲;王晓宇;罗楚平;于俊杰;

空心莲子草野螟复合种形态学特征与生物学特性初步研究    黄国华;李密;周红春;谭济才;

生物与化学方法对空心莲子草的控制作用差异    傅建炜;马明勇;郭建英;李彦宁;罗源华;万方浩;

模拟酸雨对外来入侵植物空心莲子草的出苗及生长的影响    蔡燕徽;江红英;陈中义;

高锰胁迫下空心莲子草叶片中锰的赋存形态研究    李洁;朱金文;张智岭;肖方渝;刘蕊;刘亚光;朱国念;

空心莲子草无性繁殖体片段引入频率对其萌芽及幼苗生长的影响    江红英;陈中义;

生防菌莲子草假隔链格孢(Nimbya alternantherae)SF-193对空心莲子草致病作用的研究    李庆辉;聂亚锋;陈志谊;

空心莲子草    

入侵生物全揭秘之乡土植物的“革命草”——空心莲子草    本报记者 符王润 通讯员 周飞

大黄和空心莲子草可抗病毒    周甲禄

17种有害植物均为轻度危害    记者 杨颖慧

中药大黄和空心莲子草具有抗病毒作用    周甲禄

遏制恶性害草水花生    陈大银

沼气技术引发农村“厕所革命”    本报记者　蒋建科

新农村,有哪些新职业？    杨保利　罗辑 本报特约记者 严德勇

广西沼气技术为国争光    本报记者 梁杰珍

文县农民积极谋求“第二职业”    记者 司小平

空心莲子草天敌——莲草直胸跳甲引进中国后的生态适应性研究    马瑞燕

空心莲子草[Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.]的生物学、生态学与复配除草剂的增效作用及作用机理研究    娄远来

高锰胁迫下空心莲子草的生理生化特性和草甘膦耐性研究    朱金文

民间药物空心莲子草和披针新月蕨生物活性成分研究    方进波

基于光谱和多光谱数字图像的作物与杂草识别方法研究    潘家志

沼气液化制取生物质LNG关键技术研究    周淑霞

20种湿地植物的叶绿素荧光特性    韩志国

凤眼莲秸秆堆肥与钾素回收及其纤维改性材料的特性研究    周文兵

不同水生植物吸收去除水体氮效果及机理研究    方云英

四种双生病毒的分子鉴定    郭小建

空心莲子草发酵产沼气的试验研究    涂武

空心莲子草入侵对土壤微生物群落结构和土壤酶活的影响    王志勇

空心莲子草抗病毒有效部位群提取物的质量评价体系研究    张周菊

高锰胁迫下空心莲子草的生长特性与耐草甘膦机理研究    李洁

3种菊科入侵植物的入侵机制及空心莲子草生物防治的初步研究    陈亮

空心莲子草生物学特性及其生防真菌SF-193控草作用机理的研究    刘长河

莲子草假隔链格孢SF-193防除空心莲子草的作用机理及生产工艺优化研究    李庆辉

空心莲子草抗病毒有效部位群提取物制备工艺及其成分分析研究    李森

基于GARP和MAXENT的空心莲子草在中国的入侵风险预测    刘欣

空心莲子草抗HBV活性成分研究    郭庆兰