【摘要】：厭氧干發(fā)酵具有底物來源廣泛、單位容積產能能力高、節(jié)約水源、廢渣含水量低等優(yōu)勢,但較低含水量會導致攪拌困難、傳質過程緩慢,從而導致發(fā)酵過程不穩(wěn)定。針對以上問題,本文研究了沼液堆漚預處理和發(fā)酵條件對玉米秸稈厭氧干發(fā)酵效果的影響,研究了沼液堆漚玉米秸稈厭氧干發(fā)酵過程中基質特性的變化規(guī)律；設計搭建了可用于厭氧干發(fā)酵機制研究的試驗平臺。主要的研究內容及結論如下： 1.以沼液堆漚預處理的玉米秸稈為原料進行厭氧干發(fā)酵試驗,結果表明：雖然沼液堆漚預處理并不能顯著的增加沼氣中的CH4含量,但預處理秸稈的發(fā)酵啟動速度快,日產氣量大,30天內的累計產氣量比未處理秸稈提高42.22%,明顯縮短了水力滯留時間,提高了發(fā)酵效率。 2.以底物初始pH、物料填充密度、發(fā)酵罐高徑比、接種方式為試驗因素進行正交試驗,對沼液堆漚玉米秸稈厭氧干發(fā)酵工藝進行了優(yōu)化。結果表明：初始pH與填充密度對發(fā)酵過程的影響較大,而高徑比和接種方式的影響相對較弱,最優(yōu)發(fā)酵工藝條件為：基質初始pH8.0、填充密度0.55-0.60kg/L、高徑比1：1、接種方式為將底物和接種物均分成五份。所有參數對堿度的影響都是顯著的,對pH的影響都是不顯著的。初始pH、填充密度、高徑比對總固體(TS)、揮發(fā)性固體(VS)消耗利用的影響是顯著的；接種方式對TS、VS的影響不顯著。初始pH、填充密度和接種方式對CH4含量、日產氣量和累計產氣量變化的影響較為明顯,而高徑比的影響不明顯；初始pH、填充密度和接種方式對C02含量變化的影響不明顯,而高徑比的影響較為明顯。 3.以底物和接種物分層放置的接種方式進行厭氧干發(fā)酵試驗,研究沼液堆漚玉米秸稈厭氧干發(fā)酵基質特性的變化規(guī)律,結果表明：底物層與種子層的物料特性具有不同的變化趨勢。上部底物與下部底物TS、VS的變化也有十分明顯的差異,兩者的pH和堿度的變化趨勢相似,但是變化程度不同。日產氣量在第3天達到第一次峰值,其中成分以CO2為主；之后再次迅速增長達到峰值并稍有回落進入穩(wěn)定期,期間CH4含量逐漸升高至50%左右,并保持穩(wěn)定直至試驗結束。各層底物中的乙酸含量的變化趨勢相似,迅速增長然后迅速降低,產氣進入穩(wěn)定期時由于乙酸被及時轉化而造成濃度降低至接近于0。接種物層檢測不到乙酸和丙酸的存在。底物層中的丙酸含量也是先以較快速度上升然后逐漸下降,但其完全被消耗的時間與日產氣量開始下降的時間一致。說明在產氣穩(wěn)定期,乙酸化速度是限制日產氣量的主要因素,而底物的水解和酸化速度則是衰竭期日產氣量的限制因素。 4.設計搭建了能夠實現發(fā)酵基質溫度與pH實時在線檢測和隨時取樣進行基質特性分析的厭氧干發(fā)酵試驗平臺,為厭氧干發(fā)酵機制的進一步研究提供了硬件支持。
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：S216.4

【參考文獻】

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本文編號：2633966