本文關(guān)鍵詞：水泡糞物料特性及其對厭氧消化效果的影響研究

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【摘要】：我國是畜牧業(yè)大國,隨著集約化規(guī)�；B(yǎng)殖場的發(fā)展,畜禽廢棄物的污染越來越嚴(yán)重,合理的畜禽糞便清糞工藝和糞污處理技術(shù)有助于畜禽養(yǎng)殖糞污環(huán)境污染有效防治。水泡糞清糞工藝作為主推的糞污收集工藝在豬場得到較為廣泛的運(yùn)用,而沼氣工程常作為后續(xù)處理設(shè)施與其一并使用,用于降低糞污對環(huán)境的污染,但不同水泡糞貯存條件下的物料特性對其物料后續(xù)厭氧發(fā)酵的影響尚不清楚。本試驗(yàn)采用豬糞和尿液通過不同貯存溫度(20℃,30℃)和時(shí)間(7d,14d,21d)的前處理方法模擬不同條件的水泡糞物料,研究水泡糞模擬期間物料變化及試驗(yàn)期內(nèi)甲烷和二氧化碳等氣體排放規(guī)律,同時(shí)研究水泡糞物料水質(zhì)對厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響,為規(guī)�；B(yǎng)豬場采用水泡糞清糞工藝及后續(xù)厭氧發(fā)酵沼氣工程的運(yùn)行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(1)本試驗(yàn)水泡糞工藝模擬試驗(yàn)表明,不論是在20℃或30℃貯存條件下,水泡糞貯存時(shí)間越長,其物料TS、VS、COD和氨氮濃度越高,但其增幅隨貯存時(shí)間的延長呈逐漸降低的趨勢;水泡糞貯存時(shí)間越長的物料其后續(xù)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣率越低;各處理組較低固體含量條件對應(yīng)的化學(xué)需氧量以及氨氮濃度等也相對較低,但各處理組的C/N范圍均保持在6~9之間。貯存溫度對水泡糞物料特性影響不大,但水泡糞貯存過程中,污水表面的好氧作用比污水內(nèi)部厭氧消化占優(yōu),二氧化碳的排放明顯要大于甲烷的排放。較高貯存溫度條件的二氧化碳排放通量明顯要大于較低溫度條件下的,貯存溫度的提高加速了貯存桶內(nèi)表面有機(jī)物分解碳化的過程。(2)在本試驗(yàn)范圍內(nèi),隨著水泡糞物料TS的增加,其厭氧消化累積產(chǎn)氣量和日產(chǎn)氣量基本呈逐漸降低的趨勢,但累積產(chǎn)氣量差異不顯著,而日產(chǎn)氣量差異顯著(P0.05)。水泡糞TS越大,VS甲烷產(chǎn)率也越低。TS含量增加,厭氧消化過程中底物傳質(zhì)效率降低,厭氧消化過程中游離氨的增加抑制產(chǎn)甲烷菌活性。水泡糞物料VS以及COD對于厭氧消化影響的規(guī)律與其TS對厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響規(guī)律基本一致。氨氮濃度對于厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響主要表現(xiàn)為:隨著氨氮濃度的升高厭氧消化產(chǎn)氣率逐漸降低,氨氮濃度在2000mg/L左右時(shí),甲烷產(chǎn)率平均值為691.7mL/gVS,氨氮濃度為3000~4300mg/L時(shí),甲烷產(chǎn)率平均值僅為413.7mL/gVS,P0.01。水泡糞物料氨氮濃度大于3000mg/L對厭氧發(fā)酵的抑制作用顯著增加。(3)本試驗(yàn)范圍內(nèi),水泡糞物料厭氧消化試驗(yàn)開始后7天內(nèi)沼氣日產(chǎn)量一直處于較高的水平,厭氧消化進(jìn)程在第10d之后趨于平穩(wěn),并且累積沼氣產(chǎn)量基本達(dá)到總產(chǎn)氣量的80%,因此建議在利用水泡糞污水作為發(fā)酵原料時(shí)可根據(jù)其污水TS等選擇水力停留時(shí)間為7-10d,以保證資源的有效利用,提高沼氣工程運(yùn)行效率。(4)一級水解動(dòng)力模型適用于本試驗(yàn)底物的厭氧消化過程,模型模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)果表明,能夠較好的預(yù)測累積甲烷產(chǎn)氣量。(5)采用水泡糞工藝的豬場厭氧發(fā)酵實(shí)際工程監(jiān)測結(jié)果表明,VS在0.4%~3.7%時(shí),豬場厭氧發(fā)酵進(jìn)水物料的VS甲烷產(chǎn)率是隨著進(jìn)水中VS變化的;進(jìn)水的VS增加,物料VS甲烷產(chǎn)率減小;進(jìn)水VS減小,物料VS甲烷產(chǎn)率增加,與小試試驗(yàn)得出的規(guī)律相同。7月日平均進(jìn)水VS為1.6±1.2%,日平均VS甲烷產(chǎn)率為920±720mL/g,甲烷濃度為62±2%,而12月日平均進(jìn)水VS 2.8±0.9%,日平均VS甲烷產(chǎn)率僅為750±330mL/g,甲烷濃度為60±1%。
【關(guān)鍵詞】：水泡糞 厭氧消化 沼氣工程 甲烷產(chǎn)率 一級水解動(dòng)力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X713
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 清糞工藝及其物料特性12-16
• 1.1.1 干清糞工藝13-14
• 1.1.2 水沖糞工藝14
• 1.1.3 水泡糞工藝14-15
• 1.1.4 不同清糞工藝比較15-16
• 1.2 畜禽養(yǎng)殖糞污處理技術(shù)16-20
• 1.2.1 常見處理技術(shù)16-18
• 1.2.2 厭氧消化概述18-20
• 1.2.2.1 水解階段19
• 1.2.2.1 酸化階段19
• 1.2.2.3 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段19-20
• 1.2.2.4 產(chǎn)CH4階段20
• 1.3 物料特性對厭氧消化的影響20-23
• 1.3.1 pH值20-21
• 1.3.2 總固體含量（TS）21
• 1.3.3 碳氮比（C/N）21-22
• 1.3.4 化學(xué)需氧量（COD）濃度22-23
• 1.3.5 氨氮（NH4+-N）濃度23
• 1.4 研究目的和意義23
• 1.5 研究內(nèi)容與技術(shù)路線23-25
• 1.5.1 研究內(nèi)容23-24
• 1.5.2 技術(shù)路線24-25
• 第二章 水泡糞物料特性研究25-33
• 2.1 材料與方法25-29
• 2.1.1 材料25
• 2.1.2 試驗(yàn)裝置25-27
• 2.1.3 采樣與分析方法27-28
• 2.1.4 數(shù)據(jù)處理28-29
• 2.2 水泡糞工藝模擬29
• 2.3 水泡糞物料特性分析29-30
• 2.4 水泡糞過程氣體排放情況30-32
• 2.4.1 二氧化碳排放情況30-31
• 2.4.2 甲烷排放情況31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 水泡糞物料厭氧消化特性研究33-45
• 3.1 材料與方法33-35
• 3.1.1 材料33
• 3.1.2 厭氧消化試驗(yàn)裝置33-34
• 3.1.3 厭氧消化試驗(yàn)設(shè)計(jì)34
• 3.1.4 采樣與分析方法34
• 3.1.5 數(shù)據(jù)處理34-35
• 3.2 水泡糞物料TS含量對厭氧消化效果的影響35-38
• 3.2.1 水泡糞物料TS含量對厭氧消化累積產(chǎn)氣量的影響35-36
• 3.2.2 水泡糞物料TS含量對厭氧消化日產(chǎn)氣量的影響36-37
• 3.2.3 水泡糞物料TS含量對厭氧消化甲烷產(chǎn)率的影響37-38
• 3.3 水泡糞物料VS含量對其厭氧消化產(chǎn)氣效果的影響38-40
• 3.3.1 水泡糞物料VS含量對其厭氧消化累積產(chǎn)氣量影響38-39
• 3.3.2 水泡糞物料VS含量對其厭氧消化產(chǎn)甲烷效率影響39-40
• 3.4 水泡糞物料氨氮濃度對厭氧消化效果的影響40-42
• 3.4.1 水泡糞物料氨氮濃度對厭氧消化累積產(chǎn)氣量影響40
• 3.4.2 水泡糞物料氨氮濃度對厭氧消化日產(chǎn)氣量影響40
• 3.4.3 水泡糞物料氨氮濃度對厭氧消化甲烷產(chǎn)率的影響40-42
• 3.5 水泡糞物料COD濃度對厭氧消化甲烷產(chǎn)率的影響42
• 3.6 水泡糞物料特性對厭氧消化甲烷濃度的影響42-43
• 3.7 本章小結(jié)43-45
• 第四章 水泡糞物料厭氧消化動(dòng)力學(xué)模型研究45-52
• 4.1 關(guān)于模型的概述45-46
• 4.2 模型推導(dǎo)46-47
• 4.3 實(shí)驗(yàn)材料與方法47
• 4.4 動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果與討論47-51
• 4.4.1 動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果47-50
• 4.4.2 討論50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 水泡糞物料特性對厭氧消化影響的實(shí)際工程現(xiàn)場監(jiān)測52-58
• 5.1 沼氣工程基本情況52-53
• 5.2 采樣與分析方法53-54
• 5.2.1 采樣工具53
• 5.2.2 樣品采集53-54
• 5.2.3 分析方法54
• 5.3 數(shù)據(jù)處理54-55
• 5.4 厭氧消化現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析55-57
• 5.4.1 揮發(fā)性固體與甲烷產(chǎn)率規(guī)律55-57
• 5.4.2 甲烷濃度變化57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 結(jié)論與展望58-60
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和研究成果68-69
• 致謝69

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5 王，

本文編號：726867