稻草和豬糞生物降解及厭氧消化關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時間:2022-04-25 21:36
本研究以農(nóng)業(yè)廢棄物稻草和豬糞為研究對象,利用前期構(gòu)建的一組高效纖維素降解復合菌系對其進行生物預處理。通過研究影響稻草和豬糞生物降解的環(huán)境因子(碳氮比、料水比、氧化還原電位),探討了生物預處理條件下農(nóng)業(yè)廢棄物協(xié)同高效降解關(guān)鍵技術(shù);通過考察影響厭氧消化工藝的主要因素(碳氮比、生物預處理時間、有機負荷),比較分析生物處理后農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧消化甲烷產(chǎn)率及關(guān)鍵參數(shù)變化情況,探討了生物預處理條件下稻草和豬糞水解及其厭氧消化產(chǎn)甲烷效果。此外,通過對生物處理的稻草和豬糞厭氧消化過程進行動力學研究,分析比較關(guān)鍵動力學參數(shù)的變化情況,進一步探究了復合菌系預處理對稻草和豬糞厭氧消化的影響。研究結(jié)果如下:(1)協(xié)同生物降解結(jié)果顯示:當碳氮比為16:1時,復合菌系分泌的濾紙酶活和羧甲基纖維素酶(CMC酶)酶活可達3.2和10.8 IU/mL,底物失重率高達26.2%;當初始氧化還原電位為-31 mv時,降解液內(nèi)濾紙酶和CMC酶活性可達2.68和4.68 IU/mL,底物失重率達到34.2%;當料水比為11%時,降解過程中濾紙酶活和CMC酶活可達2.58和6.8 IU/mL,底物失重率達38.2%。(2)分批厭氧消...
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀
1.2.1 纖維質(zhì)類廢棄物
1.2.2 畜禽糞便類廢棄物
1.3 纖維質(zhì)材料及其預處理方法研究現(xiàn)狀
1.3.1 纖維質(zhì)材料
1.3.2 物理預處理法
1.3.3 化學預處理法
1.3.4 生物預處理法
1.3.5 多種預處理手段結(jié)合法
1.4 纖維素降解復合菌系研究進展
1.5 厭氧消化
1.5.1 水解階段
1.5.2 發(fā)酵酸化階段
1.5.3 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段
1.5.4 產(chǎn)甲烷階段
1.6 影響厭氧消化的因素
1.6.1 溫度
1.6.2 pH
1.6.3 碳氮比
1.6.4 有機負荷
1.6.5 水力停留時間
1.7 本論文的研究目的、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.7.1 研究目的
1.7.2 研究內(nèi)容
1.7.3 技術(shù)路線
第二章 農(nóng)業(yè)廢棄物稻草和豬糞協(xié)同生物降解工藝研究
2.1 引言
2.2 材料與方法
2.2.1 材料
2.2.2 試驗方法
2.2.3 分析方法
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 碳氮比對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.3.2 氧化還原電位(ORP)對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.3.3 料水比對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.4 本章小結(jié)
第三章 生物預處理條件下稻草和豬糞厭氧消化效果研究
3.1 引言
3.2 材料與方法
3.2.1 材料
3.2.2 蛋白胨纖維素培養(yǎng)基
3.2.3 纖維素降解復合菌系的活化
3.2.4 生物預處理
3.2.5 厭氧消化
3.2.6 分析方法及甲烷產(chǎn)量計算
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 碳氮比對稻草和豬糞生物處理及厭氧消化的影響
3.3.2 預處理時間對稻草和豬糞生物處理及厭氧消化的影響
3.4 本章小結(jié)
第四章 有機負荷對生物處理后稻草和豬糞厭氧消化效果的影響
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 材料
4.2.2 纖維素降解復合菌系的活化及稻草和豬糞生物預處理
4.2.3 厭氧反應器的啟動和運行
4.2.4 試驗設計
4.2.5 分析方法
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 不同有機負荷對稻草和豬糞產(chǎn)甲烷效果的影響
4.3.2 不同有機負荷對稻草和豬糞厭氧發(fā)酵液內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響
4.3.3 不同有機負荷對厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
4.4 本章小結(jié)
第五章 生物預處理后稻草和豬糞厭氧消化動力學研究
5.1 引言
5.2 材料與方法
5.2.1 材料
5.2.2 試驗設計
5.2.3 動力學模型
5.2.4 數(shù)據(jù)處理
5.2.5 分析方法
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 厭氧消化累積甲烷產(chǎn)率和產(chǎn)甲烷速率對比
5.3.2 厭氧消化動力學參數(shù)對比
5.3.3 厭氧工藝參數(shù)的變化及其與甲烷產(chǎn)率和動力學參數(shù)的關(guān)系
5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
【參考文獻】:
期刊論文
[1]生物酶降解玉米秸稈制備食品包裝紙研究[J]. 何利思,劉莉萍,王妍,孫光飛. 深圳職業(yè)技術(shù)學院學報. 2019(01)
[2]農(nóng)業(yè)設施種植廢棄物厭氧集中處理適用性研究[J]. 陳羚,鄒永杰,董保成. 中國沼氣. 2018(06)
[3]沼液預處理玉米秸稈產(chǎn)沼氣工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 王英琪,楊宏志,孟海波,馮晶,魏程程. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(23)
[4]不同配比稻麥秸稈培養(yǎng)料栽培雙孢蘑菇比較試驗[J]. 沈新芬,陸紀忠. 食用菌. 2018(06)
[5]碳氮比對豬糞與玉米秸稈混合厭氧消化產(chǎn)沼氣性能的影響[J]. 寧靜,朱葛夫,呂楠,潘小芳,汪濤,李俊杰,周銘典. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(S1)
[6]我國畜禽廢棄物資源化利用現(xiàn)狀及沼氣化利用關(guān)鍵技術(shù)[J]. 魏志強,黃群招,周春火,倪國榮,危群星. 江西畜牧獸醫(yī)雜志. 2018(05)
[7]中國秸稈資源化利用現(xiàn)狀及對策建議[J]. 石祖梁. 世界環(huán)境. 2018(05)
[8]農(nóng)村秸稈利用現(xiàn)狀及改進措施探討[J]. 于兆豐,黃忠. 科技經(jīng)濟導刊. 2018(26)
[9]棉稈炭化還田對棉花生長及土壤理化特性的影響[J]. 劉會芳,唐光木,孫寧川,秦蓓,馮雷,徐萬里. 新疆農(nóng)業(yè)科學. 2018(09)
[10]禽畜廢棄物資源化利用的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)應用[J]. 梁朝通,許華釗. 南方農(nóng)機. 2018(16)
博士論文
[1]纖維質(zhì)高效水解關(guān)鍵技術(shù)及其在木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)中的應用[D]. 張慶華.江南大學 2012
[2]餐廚垃圾厭氧消化影響因素及動力學研究[D]. 吳云.重慶大學 2009
[3]堆肥化中協(xié)同降解木質(zhì)纖維素的混合菌篩選及其培養(yǎng)[D]. 陳耀寧.湖南大學 2007
碩士論文
[1]木質(zhì)纖維素降解復合菌系的細菌多樣性及其協(xié)同作用的宏轉(zhuǎn)錄組學解析[D]. 艾士奇.黑龍江八一農(nóng)墾大學 2018
[2]污水廠污泥與稻草/木屑共液化制取生物油和生物炭的研究[D]. 常彥超.江西農(nóng)業(yè)大學 2018
[3]生境氧化還原電位調(diào)控強化廢水水解酸化效果研究[D]. 邵君娜.華東理工大學 2014
[4]稻秸厭氧發(fā)酵工程運行技術(shù)參數(shù)研究[D]. 李玉春.南京農(nóng)業(yè)大學 2012
[5]Cu、Cd對農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵過程中微生物和酶活性的影響[D]. 陳琳.西北農(nóng)林科技大學 2012
[6]豬糞厭氧干發(fā)酵工藝研究及其效益分析[D]. 朱圣權(quán).華中農(nóng)業(yè)大學 2009
[7]農(nóng)林廢物堆肥化中木質(zhì)纖維素降解微生物學研究[D]. 習興梅.湖南大學 2007
[8]一種復合微生物系統(tǒng)的構(gòu)建及其在降解稻殼纖維素中的應用研究[D]. 楊艷紅.重慶大學 2003
[9]高酶活纖維素分解菌的篩選及混合菌酶曲的制作研究[D]. 楊聲蓮.四川農(nóng)業(yè)大學 2002
本文編號:3648384
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀
1.2.1 纖維質(zhì)類廢棄物
1.2.2 畜禽糞便類廢棄物
1.3 纖維質(zhì)材料及其預處理方法研究現(xiàn)狀
1.3.1 纖維質(zhì)材料
1.3.2 物理預處理法
1.3.3 化學預處理法
1.3.4 生物預處理法
1.3.5 多種預處理手段結(jié)合法
1.4 纖維素降解復合菌系研究進展
1.5 厭氧消化
1.5.1 水解階段
1.5.2 發(fā)酵酸化階段
1.5.3 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段
1.5.4 產(chǎn)甲烷階段
1.6 影響厭氧消化的因素
1.6.1 溫度
1.6.2 pH
1.6.3 碳氮比
1.6.4 有機負荷
1.6.5 水力停留時間
1.7 本論文的研究目的、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
1.7.1 研究目的
1.7.2 研究內(nèi)容
1.7.3 技術(shù)路線
第二章 農(nóng)業(yè)廢棄物稻草和豬糞協(xié)同生物降解工藝研究
2.1 引言
2.2 材料與方法
2.2.1 材料
2.2.2 試驗方法
2.2.3 分析方法
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 碳氮比對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.3.2 氧化還原電位(ORP)對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.3.3 料水比對稻草和豬糞協(xié)同生物降解的影響
2.4 本章小結(jié)
第三章 生物預處理條件下稻草和豬糞厭氧消化效果研究
3.1 引言
3.2 材料與方法
3.2.1 材料
3.2.2 蛋白胨纖維素培養(yǎng)基
3.2.3 纖維素降解復合菌系的活化
3.2.4 生物預處理
3.2.5 厭氧消化
3.2.6 分析方法及甲烷產(chǎn)量計算
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 碳氮比對稻草和豬糞生物處理及厭氧消化的影響
3.3.2 預處理時間對稻草和豬糞生物處理及厭氧消化的影響
3.4 本章小結(jié)
第四章 有機負荷對生物處理后稻草和豬糞厭氧消化效果的影響
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 材料
4.2.2 纖維素降解復合菌系的活化及稻草和豬糞生物預處理
4.2.3 厭氧反應器的啟動和運行
4.2.4 試驗設計
4.2.5 分析方法
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 不同有機負荷對稻草和豬糞產(chǎn)甲烷效果的影響
4.3.2 不同有機負荷對稻草和豬糞厭氧發(fā)酵液內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響
4.3.3 不同有機負荷對厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
4.4 本章小結(jié)
第五章 生物預處理后稻草和豬糞厭氧消化動力學研究
5.1 引言
5.2 材料與方法
5.2.1 材料
5.2.2 試驗設計
5.2.3 動力學模型
5.2.4 數(shù)據(jù)處理
5.2.5 分析方法
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 厭氧消化累積甲烷產(chǎn)率和產(chǎn)甲烷速率對比
5.3.2 厭氧消化動力學參數(shù)對比
5.3.3 厭氧工藝參數(shù)的變化及其與甲烷產(chǎn)率和動力學參數(shù)的關(guān)系
5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
【參考文獻】:
期刊論文
[1]生物酶降解玉米秸稈制備食品包裝紙研究[J]. 何利思,劉莉萍,王妍,孫光飛. 深圳職業(yè)技術(shù)學院學報. 2019(01)
[2]農(nóng)業(yè)設施種植廢棄物厭氧集中處理適用性研究[J]. 陳羚,鄒永杰,董保成. 中國沼氣. 2018(06)
[3]沼液預處理玉米秸稈產(chǎn)沼氣工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 王英琪,楊宏志,孟海波,馮晶,魏程程. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(23)
[4]不同配比稻麥秸稈培養(yǎng)料栽培雙孢蘑菇比較試驗[J]. 沈新芬,陸紀忠. 食用菌. 2018(06)
[5]碳氮比對豬糞與玉米秸稈混合厭氧消化產(chǎn)沼氣性能的影響[J]. 寧靜,朱葛夫,呂楠,潘小芳,汪濤,李俊杰,周銘典. 農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(S1)
[6]我國畜禽廢棄物資源化利用現(xiàn)狀及沼氣化利用關(guān)鍵技術(shù)[J]. 魏志強,黃群招,周春火,倪國榮,危群星. 江西畜牧獸醫(yī)雜志. 2018(05)
[7]中國秸稈資源化利用現(xiàn)狀及對策建議[J]. 石祖梁. 世界環(huán)境. 2018(05)
[8]農(nóng)村秸稈利用現(xiàn)狀及改進措施探討[J]. 于兆豐,黃忠. 科技經(jīng)濟導刊. 2018(26)
[9]棉稈炭化還田對棉花生長及土壤理化特性的影響[J]. 劉會芳,唐光木,孫寧川,秦蓓,馮雷,徐萬里. 新疆農(nóng)業(yè)科學. 2018(09)
[10]禽畜廢棄物資源化利用的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)應用[J]. 梁朝通,許華釗. 南方農(nóng)機. 2018(16)
博士論文
[1]纖維質(zhì)高效水解關(guān)鍵技術(shù)及其在木薯燃料乙醇產(chǎn)業(yè)中的應用[D]. 張慶華.江南大學 2012
[2]餐廚垃圾厭氧消化影響因素及動力學研究[D]. 吳云.重慶大學 2009
[3]堆肥化中協(xié)同降解木質(zhì)纖維素的混合菌篩選及其培養(yǎng)[D]. 陳耀寧.湖南大學 2007
碩士論文
[1]木質(zhì)纖維素降解復合菌系的細菌多樣性及其協(xié)同作用的宏轉(zhuǎn)錄組學解析[D]. 艾士奇.黑龍江八一農(nóng)墾大學 2018
[2]污水廠污泥與稻草/木屑共液化制取生物油和生物炭的研究[D]. 常彥超.江西農(nóng)業(yè)大學 2018
[3]生境氧化還原電位調(diào)控強化廢水水解酸化效果研究[D]. 邵君娜.華東理工大學 2014
[4]稻秸厭氧發(fā)酵工程運行技術(shù)參數(shù)研究[D]. 李玉春.南京農(nóng)業(yè)大學 2012
[5]Cu、Cd對農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵過程中微生物和酶活性的影響[D]. 陳琳.西北農(nóng)林科技大學 2012
[6]豬糞厭氧干發(fā)酵工藝研究及其效益分析[D]. 朱圣權(quán).華中農(nóng)業(yè)大學 2009
[7]農(nóng)林廢物堆肥化中木質(zhì)纖維素降解微生物學研究[D]. 習興梅.湖南大學 2007
[8]一種復合微生物系統(tǒng)的構(gòu)建及其在降解稻殼纖維素中的應用研究[D]. 楊艷紅.重慶大學 2003
[9]高酶活纖維素分解菌的篩選及混合菌酶曲的制作研究[D]. 楊聲蓮.四川農(nóng)業(yè)大學 2002
本文編號:3648384
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