【摘要】：近年來,全球能源危機日益嚴重,有機固廢的資源化處置引起了廣泛關(guān)注。有機固廢產(chǎn)量大,價格低,如農(nóng)業(yè)固體廢棄物(玉米秸稈),城市餐廚垃圾(Food waste,FW)以及城市污水處理產(chǎn)生的剩余污泥(Waste activated sludge,WAS)等。這些有機固廢往往具有較高的含碳量,經(jīng)過厭氧消化(Anaerobic digestion,AD)處理可以產(chǎn)生生物氣能源。但是傳統(tǒng)產(chǎn)甲烷存在著水解速率慢,產(chǎn)甲烷量低,營養(yǎng)不均,氫分壓限制等問題。即便是采取共發(fā)酵策略,其發(fā)酵潛力仍沒有完全發(fā)揮出來。而直接種間電子傳遞(Direct Interspecies Electron Transfer,DIET)的發(fā)現(xiàn)有望解決厭氧消化效率低的問題。據(jù)報道,直接種間電子傳遞的構(gòu)建與強化主要有兩種模式:其一,投加導(dǎo)體材料;其二,投加乙醇或利用乙醇型發(fā)酵產(chǎn)乙醇來富集DIET類互養(yǎng)微生物。本論文首先探索了零價鐵以及導(dǎo)體材料的投加對厭氧消化的影響。研究了單相反應(yīng)器中零價鐵的投加對餐廚垃圾厭氧消化的影響,以及在兩相厭氧反應(yīng)器中投加鐵碳固定床對于餐廚垃圾和玉米秸稈(Corn straw,CS)共消化的作用。據(jù)報道零價鐵的投加可以增強傳統(tǒng)產(chǎn)甲烷路徑,而碳材料的投加可以促進直接種間電子傳遞。鐵碳床在兩相厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)甲烷相中投加,投加組的產(chǎn)甲烷量比控制組含量高35%,但是產(chǎn)甲烷相中Geobacter等能直接種間電子傳遞的微生物的豐度仍然較小。利用乙醇型發(fā)酵構(gòu)建直接種間電子傳遞(DIET)來實現(xiàn)有機廢物的高效產(chǎn)甲烷被認為是一項有前途的策略,然而其尚未成功應(yīng)用于有機固廢的厭氧消化中。在本研究中,玉米秸稈(酵母發(fā)酵)被用作生物乙醇的來源與剩余污泥混合用于進一步的厭氧共消化(AcoD)。目的是在秸稈與剩余污泥的共發(fā)酵過程中建立基于直接種間電子傳遞(DIET)的產(chǎn)甲烷途徑。結(jié)果表明,酵母發(fā)酵后玉米秸稈的乙醇產(chǎn)量占總發(fā)酵產(chǎn)物的11-16%,而沒有酵母的前相反應(yīng)器中未檢測到乙醇。酵母組的平均甲烷產(chǎn)率比控制組高約36%。多種證據(jù)包括污泥電導(dǎo)率,顆粒活性炭對產(chǎn)甲烷作用和微生物群落結(jié)構(gòu)的變化表明,基于DIET的產(chǎn)甲烷途徑在酵母組共消化反應(yīng)器中建立。研究結(jié)果表明,利用秸稈生產(chǎn)乙醇是一種經(jīng)濟有效的農(nóng)業(yè)和城市廢棄物資源化利用的新途徑。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703

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本文編號：2701069