【摘要】：本論文以紫莖澤蘭為主要原料進行厭氧消化產(chǎn)沼氣試驗,研究紫莖澤蘭干發(fā)酵產(chǎn)期潛力及厭氧消化過程中有害物質(zhì)降解趨勢,同時將厭氧消化殘留物實現(xiàn)末端資源化處理,制備生物質(zhì)炭。本研究得到如下研究結(jié)論：1)紫莖澤蘭混合牛糞氣試驗應(yīng)用正交試驗考察草糞比、發(fā)酵濃度及接種物濃度對產(chǎn)氣量影響。試驗結(jié)果表明,影響產(chǎn)氣量的主次因素依次為：發(fā)酵濃度接種物濃度糞草比,最優(yōu)消化條件為：糞草比2：1、發(fā)酵濃度20%、接種物濃度30%。在此優(yōu)化條件下,TS及VS產(chǎn)氣率分別為123.05mL·g-’和164.56 mL·g-1。2)在糞草比2：1、發(fā)酵濃度20%、接種物濃度30%條件下,四種不同干燥處理紫莖澤蘭混合豬糞干發(fā)酵產(chǎn)沼氣得到以下結(jié)論：新鮮紫莖澤蘭組消化周期最短,消化啟動正常,TS及VS產(chǎn)氣量最高可達194.96mL·g-1、240.11 mL·g-1隨著氨氮含量的累積VFAs含量下降。氨氮含量最高達4980 mg·L-。單寧類降解率達到最大值84.46%。香豆素類含量增長量最大增加了9.6倍。3)紫莖澤蘭批式厭氧消化產(chǎn)沼氣試驗,此時發(fā)酵濃度為8%,消化原料為不同干燥處理的紫莖澤蘭得到試驗結(jié)果如下：TS及VS降解率大大高于干發(fā)酵的降解率可達81.12%和44.31%,然而日產(chǎn)氣量非常少且不穩(wěn)定。最高TS及VS產(chǎn)氣潛力分別為77.72 mL·d-1和101.75mL·d-1。SEM圖顯示厭氧消化前后紫莖澤蘭秸稈只有小部分發(fā)生變化,其中木質(zhì)素含量減少最多。氨氮最高含量為1056mg·L-1。厭氧消化后有害物質(zhì)單寧類的含量最大降幅可達89.39%。各組香豆素類含量降解率分別為91.90%、94.12%、81.52%、64.94%。4)紫莖澤蘭厭氧消化殘留物制備生物質(zhì)炭試驗得出：400℃時制備生物質(zhì)炭產(chǎn)率最高為60.01%,燃燒熱最高19.76MJ·kg-1,隨著溫度繼續(xù)增加,產(chǎn)率和燃燒熱均降低。生物質(zhì)炭的能譜分析直觀顯示出其中C和O元素的含量,400℃時C含量最高為68.52%,此時含有部分O元素殘留。生物質(zhì)炭在400-4000cm-1范圍內(nèi)進行傅里葉紅外光譜掃描分析結(jié)果顯示隨著碳化溫度的身高,首先水分和半纖維素等物質(zhì)先碳化,厭氧消化降低的木質(zhì)素的碳化溫度,在350℃開始實現(xiàn)C的大量積累。在5℃/min、10℃/min、和20℃/min升溫速率下的DTA曲線顯示,生物質(zhì)炭主要經(jīng)過兩個熱解階段,其中240-350℃是低沸點物質(zhì)的熱解,450℃以上時,原料中難揮發(fā)物質(zhì)開始熱解出現(xiàn)吸熱反應(yīng)。由此可知,400℃是紫莖澤蘭混合畜禽糞便厭氧消化殘留物熱解制備生物質(zhì)炭理想溫度。綜上所述紫莖澤蘭混合畜禽糞便厭氧消化產(chǎn)沼氣是紫莖澤蘭資源化利用的一條有效途徑,厭氧消化后的殘留物可制備生物質(zhì)炭,減少后續(xù)產(chǎn)物對環(huán)境造成的不良影響,同時轉(zhuǎn)化成能源利用。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S216.4

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