發(fā)布時間：2017-09-14 13:26

  本文關(guān)鍵詞：瘤胃微生物干式厭氧發(fā)酵農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物研究

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【摘要】：目前我國每年新增秸稈、禽畜養(yǎng)殖糞污等農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物幾十億噸,不合理的處理方式容易對周圍生態(tài)環(huán)境造成污染。干式厭氧發(fā)酵技術(shù)作為一種新興工藝,具有需水量少、體積小、投資成本與運行能耗低等優(yōu)點；同時發(fā)酵后的剩余物經(jīng)過簡單處理可作為有機肥料或土壤調(diào)節(jié)劑,幾乎無沼液產(chǎn)生,因此有廣闊的應(yīng)用前景。但傳統(tǒng)干式厭氧發(fā)酵由于含固率過高,傳質(zhì)效果差、中間代謝產(chǎn)物易積累,容易造成發(fā)酵效率低,秸稈降解效果較差。本研究針對干式厭氧發(fā)酵效率低、啟動慢等問題,利用具有高效水解和產(chǎn)甲烷性能的瘤胃微生物,經(jīng)體外馴化培養(yǎng)后,接種在干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中。利用正交實驗設(shè)計,探究在不同TS (Total Solid)、C/N和IR (Inoculation Rate)條件下干式厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的發(fā)酵效果,優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù),并對發(fā)酵后的沼渣的肥效特性進行評價分析,研究成果如下：(1)以氨化秸稈為底物,經(jīng)過體外馴化培養(yǎng),瘤胃微生物CMC酶活性穩(wěn)定在8-12U/mL, FPA酶活性穩(wěn)定在4-5 U/mL,產(chǎn)生的沼氣中甲烷含量約50%,瘤胃微生物體現(xiàn)了較好的酶活性和產(chǎn)甲烷性能,可以快速水解秸稈等底物以及轉(zhuǎn)化揮發(fā)性脂肪酸等中間代謝產(chǎn)物。(2)以氨化秸稈和雞糞為底物,在TS為20%、C/N為30、IR為20%的條件下,干式厭氧發(fā)酵獲得了較好的產(chǎn)氣效率和干物質(zhì)降解率,單位克重產(chǎn)氣量為263.5 mL/g TS,甲烷含量可達54.21%,干物質(zhì)降解率為53.2%。(3)提高瘤胃微生物接種率,可加快系統(tǒng)中揮發(fā)性脂肪酸的轉(zhuǎn)化效率,提高甲烷含量,同時避免了揮發(fā)性脂肪酸的積累,縮短啟動時間。(4)干式厭氧發(fā)酵后的沼渣有著豐富的有機質(zhì)以及氮、磷、鉀等植物生長所需的營養(yǎng)元素,有機質(zhì)含量在75%以上,總養(yǎng)分含量可達6.7%。沼渣有著理想的電導率,pH在8.0左右,符合有機肥料標準,但含水率高于有機肥料標準,用作肥料前可通過好氧堆肥降低含水率。
【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物 干式厭氧發(fā)酵 瘤胃微生物 體外馴化培養(yǎng) 沼渣
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物概述10-14
• 1.1.1 農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物污染現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物的理化性質(zhì)11-13
• 1.1.3 農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物的利用模式與技術(shù)13-14
• 1.2 厭氧發(fā)酵工藝14-16
• 1.2.1 厭氧發(fā)酵的反應(yīng)機理14-15
• 1.2.2 厭氧發(fā)酵的分類15-16
• 1.3 干式厭氧發(fā)酵工藝16-22
• 1.3.1 干式厭氧發(fā)酵的特點16
• 1.3.2 干式厭氧發(fā)酵工藝控制16-20
• 1.3.3 干式厭氧發(fā)酵沼渣的綜合利用20-21
• 1.3.4 干式厭氧發(fā)酵工藝應(yīng)用21-22
• 1.4 瘤胃微生物22-24
• 1.4.1 瘤胃微生物的組成以及降解特征22-23
• 1.4.2 瘤胃微生物在厭氧發(fā)酵中的應(yīng)用23-24
• 1.5 研究目的、意義及研究內(nèi)容24-26
• 1.5.1 研究目的及意義24-25
• 1.5.2 研究內(nèi)容25-26
• 2 實驗材料及分析方法26-33
• 2.1 實驗材料26-28
• 2.1.1 發(fā)酵原料26-27
• 2.1.2 實驗試劑27-28
• 2.2 實驗分析方法28-33
• 2.2.1 基礎(chǔ)指標及分析方法28-29
• 2.2.2 常規(guī)指標及分析方法29-31
• 2.2.3 瘤胃微生物微觀形態(tài)觀察31-33
• 3 瘤胃微生物體外培養(yǎng)馴化實驗33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗裝置33-34
• 3.3 實驗方案34-35
• 3.3.1 原生瘤胃微生物的獲取34
• 3.3.2 緩沖溶液的配置34
• 3.3.3 實驗條件34-35
• 3.4 實驗結(jié)果與討論35-40
• 3.4.1 CMC、FPA酶活性分析35-36
• 3.4.2 還原糖分析36-37
• 3.4.3 揮發(fā)性脂肪酸分析37-38
• 3.4.4 產(chǎn)氣量分析38-39
• 3.4.5 產(chǎn)氣成分分析39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 4 干式厭氧發(fā)酵工藝參數(shù)優(yōu)化實驗41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 實驗裝置41-42
• 4.3 實驗方案42-44
• 4.3.1 接種物的獲取42
• 4.3.2 正交實驗設(shè)計42-43
• 4.3.3 實驗步驟43-44
• 4.4 實驗結(jié)果與討論44-54
• 4.4.1 產(chǎn)氣量分析44-46
• 4.4.2 干物質(zhì)降解率分析46-48
• 4.4.3 揮發(fā)性脂肪酸分析48-50
• 4.4.4 pH變化分析50-51
• 4.4.5 甲烷含量分析51-53
• 4.4.6 掃描電鏡分析53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 干式厭氧發(fā)酵沼渣肥料潛力分析55-58
• 5.1 引言55
• 5.2 實驗方案55
• 5.3 實驗結(jié)果與討論55-57
• 5.3.1 理化指標分析55-56
• 5.3.2 營養(yǎng)指標分析56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 6 結(jié)論與建議58-60
• 6.1 結(jié)論58
• 6.2 建議58-60
• 參考文獻60-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

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