發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 05:53

【摘要】：近年來隨著種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展,農(nóng)村生活狀況得到了顯著改善,但是在這一進(jìn)程中人們往往只注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展,忽視環(huán)境保護(hù)問題,沒有協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的平衡關(guān)系。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中如秸稈、畜禽糞便和餐廚垃圾等農(nóng)村有機(jī)固體廢棄物如果未妥善處置,不僅會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。針對(duì)這種現(xiàn)狀,本文采用兩相厭氧消化技術(shù)對(duì)以秸稈為主要原料的農(nóng)村有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行產(chǎn)沼處理,分別研究了水解產(chǎn)酸過程、產(chǎn)甲烷過程和兩相厭氧過程中的工藝條件和工藝參數(shù),主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：考察了水解產(chǎn)酸過程中的優(yōu)化發(fā)酵條件,主要研究了發(fā)酵溫度和產(chǎn)酸模式(濕式、半干式和干式)對(duì)產(chǎn)酸效能的影響,及自循環(huán)產(chǎn)酸模式下有機(jī)酸和溶解性COD的變化情況。結(jié)果表明：濕式產(chǎn)酸在20℃～40℃溫度范圍內(nèi),產(chǎn)生VFA的濃度隨著發(fā)酵溫度的升高隨之升高,為丁酸型發(fā)酵；半干式產(chǎn)酸發(fā)酵在20℃～35℃溫度范圍內(nèi),產(chǎn)生的VFA濃度隨著溫度的升高而升高,但是40℃實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)酸濃度不再升高,產(chǎn)生的VFA濃度低于35℃,在產(chǎn)酸發(fā)酵溫度為35℃時(shí)獲得最高產(chǎn)酸量,發(fā)酵類型為丁酸型發(fā)酵；干式產(chǎn)酸發(fā)酵在20℃～30℃溫度范圍內(nèi),產(chǎn)生的VFA濃度隨著發(fā)酵溫度的升高而升高,但是30℃、35℃、40℃實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)酸濃度不隨溫度的升高而升高,30℃時(shí)獲得最高產(chǎn)酸量,且發(fā)酵類型為丙酸型�？疾炝巳N產(chǎn)酸發(fā)酵方式的自循環(huán)時(shí)間和產(chǎn)酸效率。三種產(chǎn)酸發(fā)酵方式均在自循環(huán)第5天時(shí),VFA濃度值達(dá)到最高,分別達(dá)到1623.09mg/L,4284.05mg/L,4986.94mg/L。從三種發(fā)酵方式自循環(huán)過程中單位VS產(chǎn)生的COD、VFA情況來看,半干式厭氧發(fā)酵方式單位VS產(chǎn)生的COD和VFA量最多,且速率最快,分別達(dá)到195.11mg/gVS和71.40mg/gVS。研究了產(chǎn)甲烷相在中溫范圍(30℃～37℃)中小幅度溫度變化對(duì)產(chǎn)沼的影響。結(jié)果表明：產(chǎn)氣相在35℃條件下日產(chǎn)氣量、累計(jì)產(chǎn)氣量、累計(jì)產(chǎn)氣速率和甲烷含量均高于33℃和30℃,且35℃累計(jì)總產(chǎn)氣量相比較33℃和30℃分別增加了31.07%和169.88%。這說明產(chǎn)甲烷菌對(duì)溫度比較敏感,減少2℃或者5℃均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生抑制作用。研究了小幅度溫度變化對(duì)產(chǎn)氣相中微生物的影響。從DGGE電泳圖譜、聚類相似性分析、微生物多樣性三個(gè)方面綜合分析可以看出,35℃實(shí)驗(yàn)組不僅產(chǎn)甲烷優(yōu)勢(shì)菌種數(shù)量較多,而且微生物多樣性和均勻性均大于33℃和30℃實(shí)驗(yàn)組�？疾飚a(chǎn)甲烷相水力停留時(shí)間對(duì)兩相厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼過程的影響,結(jié)果表明：水力停留時(shí)間為3天的實(shí)驗(yàn)組雖然VFA去除率、甲烷含量都低于水力停留時(shí)間為4.5天的實(shí)驗(yàn)組,但差距不明顯,但水力停留時(shí)間為3天的實(shí)驗(yàn)組加速了產(chǎn)酸相中VFA的溶出速率,且得到最高產(chǎn)氣量達(dá)到4.49 L,比水力停留時(shí)間4.5天和1.5天實(shí)驗(yàn)組分別高6.24%和58.57%,當(dāng)水力停留時(shí)間為1.5天時(shí)發(fā)酵系統(tǒng)不穩(wěn)定,產(chǎn)甲烷相不能穩(wěn)定地進(jìn)行產(chǎn)氣。
【圖文】：

圖１－２高濃度城市固體廢棄物的兩相厭氧反應(yīng)器逡逑該兩相厭氧發(fā)酵實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸相和產(chǎn)氣相相分離，一相為高濃度固體廢棄物發(fā)酵產(chǎn)酸逡逑相，一相為厭氧消化產(chǎn)甲燒相，甲燒生成相的消化液再回流至產(chǎn)甲燒相，消化液中的逡逑微生物與產(chǎn)酸相中固體廢棄物充分接觸進(jìn)行水解酸化，將含有有機(jī)酸的滲濾液再回流逡逑至甲燒生成相產(chǎn)生沼氣，該裝置實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的產(chǎn)氣。其中產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲院相反應(yīng)器可逡逑Ｗ是同一類型反應(yīng)器，也可Ｗ是不同類型反應(yīng)器。逡逑１．６裸題的研巧意義及內(nèi)容逡逑１．６．１課題的研究目的及意義逡逑隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村垃圾數(shù)量也在逐年增長，其中包括餐廚垃圾、畜禽糞便和農(nóng)逡逑村作物詰桿等有機(jī)固體廢棄物，如果處置不當(dāng)不僅浪費(fèi)資源還會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大影響，逡逑目前將這些有機(jī)固體垃圾通過厭氧消化技術(shù)進(jìn)行資源化利用是一個(gè)理想途徑。逡逑本課題在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，＾處農(nóng)村有機(jī)固體廢棄物為原料，Ｗ在冬季實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)沼逡逑的工程化應(yīng)用為目標(biāo)，結(jié)合太陽能輔助加熱的兩相厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)裝置，研究兩相厭氧消逡逑

２．邋２．邋２產(chǎn)甲燒和兩相過程實(shí)驗(yàn)裝置逡逑產(chǎn)甲院過程和兩相厭氧發(fā)酵過程研究在同一套實(shí)驗(yàn)裝置上完成。逡逑產(chǎn)甲燒相實(shí)驗(yàn)裝置即是兩相厭氧發(fā)酵裝置見圖２－２，研充產(chǎn)甲燒相溫度對(duì)兩逡逑相厭氧發(fā)酵的影響時(shí)，只后用產(chǎn)甲燒相部分（見圖中標(biāo)號(hào)２），溫度是整個(gè)裝置逡逑的控制變量，為保證實(shí)驗(yàn)過程中溫度的精確化控制，，產(chǎn)甲燒罐中設(shè)置循環(huán)加熱盤逡逑管，給產(chǎn)甲抗相進(jìn)行均勻加熱，同時(shí)用熱電偶控制溫度，溫差不超過ｒｃ。逡逑４斗邐Ｉ邋Ｉ邐口邋／邋，逡逑４－５＾＾邐，逡逑邐＾邐１－２＾邐３－＾逡逑圖２－２兩相厭氧發(fā)酵裝置圖逡逑圖２－２中的標(biāo)號(hào)說明：１恒溫水浴箱；１－２蠕動(dòng)累；２產(chǎn)甲燒化２－１熱電偶；逡逑２－２出氣孔；２－３循環(huán)熱水盤管；２－４溢流偃；３產(chǎn)酸相；３－１出氣孔；３－２多孔擋逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S216.4;X705

【參考文獻(xiàn)】

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1 李海紅;巴琦s

本文編號(hào)：2621842