氫能由于其可再生、熱值高、無(wú)污染、燃燒穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)成為替代一次能源的不二選擇。厭氧發(fā)酵制氫不僅不需要光源,還能以有機(jī)廢棄物為發(fā)酵原料,只要在厭氧條件下就能實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定制氫,因此具有更高的研究?jī)r(jià)值和更貼近實(shí)際的研究意義。以雞糞為代表的畜禽糞便類廢棄物進(jìn)行厭氧制氫存在C/N低的問(wèn)題,碳水化合物含量高的果蔬類廢棄物進(jìn)行厭氧制氫存在容易酸化的問(wèn)題,將碳水化合物含量高的果蔬廢棄物與高氮廢棄物雞糞混合發(fā)酵可以調(diào)節(jié)合適的C/N,并且雞糞中富含的微量以及礦物營(yíng)養(yǎng)元素有利于促進(jìn)發(fā)酵微生物的活性,二者可以實(shí)現(xiàn)較好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),是發(fā)酵產(chǎn)氫的理想底物。但是,截至目前,還未有關(guān)于二者混合發(fā)酵產(chǎn)氫的相關(guān)報(bào)道。本研究本著實(shí)現(xiàn)雞糞和果蔬廢棄物資源化利用的愿景,旨在改善這兩種有機(jī)廢棄物單獨(dú)發(fā)酵的缺陷,采用Batch試驗(yàn),研究雞糞與果蔬廢棄物混合厭氧制氫特性的影響,以期為該類廢棄物的資源化利用的工程實(shí)踐提供理論依據(jù)。得到的主要結(jié)論如下:(1)五種混合基質(zhì)均能產(chǎn)氫,但雞糞與土豆皮渣是最佳的混合基質(zhì)組合,其發(fā)酵途徑為丁酸型發(fā)酵。(2)雞糞與土豆皮渣混合的最佳混合比是3:7,最佳揮發(fā)性固體(VS)濃度為40g/L。產(chǎn)氫的底物濃度上限為182.63g-VS/L,基質(zhì)濃度對(duì)雞糞與土豆皮渣混合厭氧制氫的抑制類型為反競(jìng)爭(zhēng)抑制。(3)雞糞與土豆皮渣混合物料厭氧發(fā)酵制氫的最佳初始pH值為5.5,主要通過(guò)羧菌屬發(fā)酵途徑產(chǎn)生氫氣。中性的發(fā)酵環(huán)境對(duì)水解酸化細(xì)菌以及產(chǎn)氫細(xì)菌的活性都產(chǎn)生了抑制效應(yīng)。(4)雞糞與土豆皮渣按照3:7混合的混合物在初始pH值5.5,底物濃度40g/L的條件下進(jìn)行氫、甲烷聯(lián)產(chǎn)能夠獲得較高的能量回收,且最佳預(yù)處理方式是熱預(yù)處理。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X71;X705
【部分圖文】：

雞糞與果蔬廢棄物混合厭氧制氫特性研究 箱待用。.2.3 接種污泥與馴化接種污泥取自實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的雞糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷反應(yīng)器。為了富集產(chǎn)，接種前向 500 mL 血清瓶中加入 100 mL 接種污泥和 300 mL 20 g/L 的葡萄糖培養(yǎng)Xing et al. 2010)，在中溫((35±1)℃)水浴振蕩槽中培養(yǎng)，至顯著產(chǎn)氫，當(dāng)氫氣含量達(dá)0%左右時(shí)，完成培養(yǎng)，靜置后倒去上清液，濃縮沉淀物為本試驗(yàn)所用接種物，其 3.01%，懸浮揮發(fā)性固體（VSS）為 1.90%。.3 試驗(yàn)裝置與方法本研究采用 Batch 試驗(yàn)方法，具體操作為基質(zhì)與接種污泥按體積比 3:1 混合投加清瓶中，充氮 1min，排除瓶中殘余空氣，迅速塞上膠塞，用封口箝將鋁蓋扣緊， 35±1 ℃恒溫振蕩水浴槽中培養(yǎng)，定期測(cè)定產(chǎn)氣量和氣體成分，空白試驗(yàn)瓶中僅投種污泥。其試驗(yàn)裝置如圖 2-1 所示。

圖 2-2. 雞糞和果蔬廢棄物混合產(chǎn)氫濃度變化（a）和累積產(chǎn)氫量變化（b）Fig.2-2 The variation of hydrogen proportion (a) and cumlative hydrogen production(b) of chicken manurewith fruit and vegetable wastesHan et al.（2015）認(rèn)為，COD 濃度是影響生物制氫效果最重要的因素之一。為了比較不同類型混合基質(zhì)之間的產(chǎn)氫能力是否存在差異，試驗(yàn)調(diào)節(jié) 5 組混合基質(zhì)的初始 COD質(zhì)量濃度統(tǒng)一為 40 g/L。以 COD 為基準(zhǔn)的不同混合基質(zhì)產(chǎn)氫率依次為：雞糞+土豆皮渣(46.04 mL/g-COD)＞雞糞+香蕉皮 (34.00 mL/g-COD)＞雞糞+白菜廢棄物 (22.24mL/g-COD)＞雞糞+油麥菜廢棄物 (18.64 mL/g-COD)＞雞糞+筍葉 (18.57 mL/g-COD)。利用 SPSS 19.0 對(duì)不同類型混合基質(zhì)的 COD 產(chǎn)氫率進(jìn)行多重比較分析，結(jié)果表明除雞糞+油麥菜廢棄物組和雞糞+筍葉組兩組之間無(wú)顯著差異（P=0.841>0.05）外，其余組別兩兩之間均呈現(xiàn)極顯著差異(P=0.000<0.01)。表 2-2 雞糞和果蔬廢棄物混合 COD 產(chǎn)氫率的多重比較Table 2-2 Multiple comparison of hydrogen production rate based on COD of chicken manure withfruit and vegetable waste-1

圖 2-3. 雞糞和果蔬廢棄物混合產(chǎn)氫 VFAs 生成oduction of VFAs during the co-fermentation of chicken manure with fruiwastes氫有機(jī)物降解率蔬廢棄物混合產(chǎn)氫的 VS, 碳水化合物和蛋白質(zhì)降解率如圖土豆皮渣混合產(chǎn)氫的 VS, 碳水化合物和蛋白質(zhì)降解率最高。解率分別為 16.2%-51.8%，結(jié)合圖 2-2 發(fā)現(xiàn)，雞糞+油麥菜和 VS 去除率卻具有較低的產(chǎn)氫量，這可能是由于這兩組產(chǎn)生的大量有機(jī)質(zhì)。碳水化合物的降解率較高，為 36.11%～62僅為 12.92%～28.90%，這是由于蛋白質(zhì)類有機(jī)物較難水解
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本文編號(hào)：2840730