【摘要】：針對現(xiàn)階段能源匱乏和水體重金屬污染嚴(yán)重,而用于植物修復(fù)的秸稈利用率低等問題,本文提出采用濕地優(yōu)勢物種蘆葦進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn),研究重金屬的添加對厭氧發(fā)酵性能的影響,確定銅、鉻、鋅的主次影響效果;通過建立發(fā)酵工藝參數(shù)與產(chǎn)氣值之間的數(shù)學(xué)模型,分析復(fù)合金屬對厭氧發(fā)酵的作用機(jī)制,探索最優(yōu)工藝條件。主要結(jié)論如下:(1)鋅鹽的添加可以使產(chǎn)氣高峰提前。鋅鹽對于厭氧發(fā)酵的總產(chǎn)氣量呈低促高抑的現(xiàn)象。當(dāng)鋅鹽的添加濃度為5 mg/L時,累積產(chǎn)氣量最大,產(chǎn)氣量為54.30 mL/g TS,高于空白組21.30%;當(dāng)鋅鹽的添加濃度為100 mg/L時,累積產(chǎn)氣量最小,為35.38 mL/g TS,低于空白組20.98%。(2)通過對正交試驗(yàn)的結(jié)果分析表明,三種金屬對厭氧發(fā)酵影響作用的大小順序?yàn)?銅鉻鋅。在銅鹽中,當(dāng)銅的濃度為15 mg/L,均數(shù)最大,產(chǎn)氣量為34.23 mL/g TS;在鉻鹽中,當(dāng)鉻的濃度為20 mg/L,均數(shù)最大,產(chǎn)氣量為33.18 mL/g TS;在鋅鹽中,當(dāng)鋅的濃度為3 mg/L時,均數(shù)最大,產(chǎn)氣量為30.35 mL/g TS。三因素三水平得到的厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣最優(yōu)條件為A1B1C1,即添加的濃度分別為銅15 mg/L、鉻20 mg/L、鋅3 mg/L時,在產(chǎn)氣量達(dá)到43.28 mL/g TS。(3)中心組合試驗(yàn)設(shè)計結(jié)果顯示二次模型為最佳模型。由響應(yīng)曲面三維立體圖和等高線圖結(jié)果得出,銅與鉻之間的交互作用并不顯著,使產(chǎn)氣量達(dá)到最大時的濃度大致是銅15 mg/L、鉻28 mg/L;銅與鋅之間的交互作用不顯著,使產(chǎn)氣量達(dá)到最大時的濃度大致是銅15 mg/L、鋅3 mg/L;鉻與鋅之間的交互作用顯著,使產(chǎn)氣量達(dá)到最大時的最適濃度大致是鉻20 mg/L、鋅3 mg/L。Numerical法進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果表明,在最佳條件下,預(yù)測的置信度為95%,當(dāng)銅添加的濃度為15 mg/L、鉻濃度為20 mg/L和鋅濃度為3 mg/L時,厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣量達(dá)到最大值,其值為42.16 mL/g TS。本文研究了金屬銅、鉻和鋅對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響,將數(shù)學(xué)與實(shí)驗(yàn)兩者統(tǒng)一結(jié)合起來,不僅可以有效減少實(shí)驗(yàn)次數(shù),還能建立數(shù)學(xué)模型,解決了現(xiàn)階段蘆葦牛糞厭氧發(fā)酵過程中重金屬濃度添加問題,降低了實(shí)驗(yàn)成本,操作簡單方便。本研究在資源化利用廢物的同時,提高沼氣工程產(chǎn)氣率,為推廣沼氣工程的優(yōu)化運(yùn)行提供科學(xué)指導(dǎo)。
【圖文】：

在厭氧發(fā)酵中被認(rèn)為足極其ｆｆｉ要的。在這個階段中，，大約７０％的ＣＲｒ來自醋酸逡逑鹽｜１６＼而剩下的３０％來自出和其他電了供體對《）２的還原｜｜７１。這四個甲烷發(fā)酵逡逑階段如圖１－１所不。逡逑３逡逑

圖１－２技術(shù)路線圖逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X713;TQ920.6;TB33

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本文編號：2662054