【摘要】：稻草中含有的木質(zhì)素阻礙了纖維素和半纖維素與微生物接觸的可及度,制約了厭氧消化的進程,而目前單一改性試劑無法滿足破壞復(fù)雜木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的需求。同時,單級CSTR厭氧反應(yīng)器的完全混合設(shè)置,導(dǎo)致了物料“短流”現(xiàn)象,未完全消化的物料會隨出料排出,限制了厭氧消化潛能。因此,本研究設(shè)計采用KOH與氨水對稻草進行復(fù)合改性的方式,更高效地破壞纖維素晶體結(jié)構(gòu),提升纖維素、半纖維素與厭氧微生物的可及度,并進一步提高厭氧消化產(chǎn)氣性能,提高沼渣沼液的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值。并采用兩級厭氧消化系統(tǒng),解決CSTR反應(yīng)器的“短流”問題,提高厭氧消化效率。1、研究了不同氨水-氫氧化鉀濃度混合配比對于稻草批式厭氧消化產(chǎn)氣性能的影響,結(jié)果表明:1%KOH+1%NH3改性效果最好,最高日產(chǎn)氣量為1350mL,相比未處理組提高了 35.0%。甲烷含量穩(wěn)定在58%-63%范圍內(nèi),累積產(chǎn)甲烷量為9824.3 mL,比未處理組提高15.3%。單位VS產(chǎn)氣率,相比未處理組提高了 16.0%。TS降解率和VS降解率,分別比未處理組提高14.2%和21.8%。2、研究了采用1%KOH+1%NH3對稻草秸稈改性對于單級序批(HRT48d)厭氧消化性能的影響。結(jié)果表明,改性組(R1)容積產(chǎn)甲烷率比未處理組(R0)提高了 4.5%-5.9%,TS去除率為48.4%-55.4%。同時R1體現(xiàn)出更優(yōu)的系統(tǒng)緩沖能力。在當(dāng)進料負(fù)荷為90 gTS·L-1時,系統(tǒng)穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯波動,相比未處理組能更快恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。3、研究了在氨鉀復(fù)合改性條件下,對稻草不同兩級序批(HRT36+12d、HRT24+24d)厭氧消化性能的影響。結(jié)果表明,兩級系統(tǒng)中厭氧消化主要在第一級反應(yīng)器中進行,HRT24+24d第一級反應(yīng)器VS去除率占總?cè)コ实?5.1%-97.2%,HRT36+12d第一級反應(yīng)器VS去除率占總?cè)コ实?7.5%-97.3%。其中HRT36+12d兩級系統(tǒng)的單位VS產(chǎn)甲烷量要比HRT24+24d兩級厭氧消化系統(tǒng)提高4.01%-4.05%,比改性單級厭氧消化系統(tǒng)(R1)單位VS產(chǎn)氣量提高了 10.4%-13.3%,比未處理單級厭氧消化系統(tǒng)(R0)提高了 16.9%-19.5%。同時,HRT36+12d 兩級比 HRT24+24d 兩級體現(xiàn)出更好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。在進料負(fù)荷為85 gTS·L-1時,不同兩級厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性均出現(xiàn)了明顯波動,而HRT24+24d系統(tǒng)發(fā)生的更早,且恢復(fù)時間較長,這主要是因為HRT24+24d第一級反應(yīng)器每日進料量更大,對系統(tǒng)的沖擊更大,恢復(fù)時間較長。一級動力學(xué)、R-X圖解法對單級和兩級厭氧消化系統(tǒng)進行模擬,兩級厭氧消化系統(tǒng)的水解速率和運行效果優(yōu)于單級系統(tǒng)。4、通過高通量測序?qū)渭�、兩�?HRT36+12d)第一級和第二級厭氧消化系統(tǒng)微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)組成進行分析,分別記為R1和HRT36+12-Ⅰ、HRT36+12-Ⅱ。兩級厭氧消化的第一級系統(tǒng)能夠提高細(xì)菌豐度,而第二級系統(tǒng)能明顯提高細(xì)菌種群多樣性,與單級系統(tǒng)細(xì)菌菌群差異性較大。在古菌菌群分布上,廣古菌門(Euryarchaeota)作為優(yōu)勢菌門,在HRT36+12-I、HRT36+12-II、和R1樣本中的相對含量分別為51.2%、70.2%和36.2%,優(yōu)勢屬為甲烷桿菌屬(Methanobbacterum)。
【圖文】：

統(tǒng)計局２０１７年發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，，２０１６年我國農(nóng)作物產(chǎn)量及稈量如表１－１所示中，稻谷產(chǎn)量為為２．０７億噸，種植面積結(jié)構(gòu)占比１８．１１％，稻草結(jié)桿產(chǎn)量為１．８６。逡逑表１－１我國農(nóng)作物產(chǎn)量及秸稈量（２０１６年）逡逑Ｔａｂｌｅ邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｃｒｏｐｓ邋ａｎｄ邋ｓｔｒａｗ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｈｉｎａ邋ｉｎ邋２０１６逡逑作物產(chǎn)量邐Ｍ邐稍稈量逡逑農(nóng)作物邐稻谷比［２］逡逑（億噸）邐（億噸）逡逑稻谷邐２．０７邐０．９邐１．８６逡逑小麥邐１．２９邐１．１邐１．４２逡逑玉米邐２．２０邐１．２邐２．６４逡逑豆類邐０．１７邐１．６邐０．２７２逡逑邐０Ｊ３邐０＾邐０．１６５．１．２稻草的姞逡逑

一技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X71;X172

【參考文獻】

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本文編號：2632214