【摘要】：秸稈作為數(shù)量最大、種類最多的生物質(zhì)資源,當(dāng)前國家正在引導(dǎo)、推進(jìn)規(guī)�；斩捳託夤こ痰陌l(fā)展,秸稈制備沼氣的環(huán)境效益和能源效益越來越受到關(guān)注,作為沼氣工程的副產(chǎn)物,大量沼液的出現(xiàn)成為了制約沼氣工程發(fā)展的重要因素。而沼液循環(huán)回用是減少沼液排量,節(jié)約水資源最有效的方法。因此本文以玉米秸稈為主要原料,設(shè)置不同的沼液回流比例A(0%)、B(25%)、C(50%)、D(75%)、E(100%),在37℃條件下,發(fā)酵TS濃度10%,有機負(fù)荷2gL~(-1)d~(-1)采用CSTR全混合反應(yīng)器進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗,通過對發(fā)酵過程pH值,TOC含量、產(chǎn)氣量、甲烷百分含量、硫化氫含量、粘度、揮發(fā)酸、凱氏氮、氨氮等的檢測,探究沼液回流對玉米秸稈厭氧發(fā)酵特性及產(chǎn)酸和氮素轉(zhuǎn)化的影響。主要得出以下結(jié)論:(1)通過對累積產(chǎn)氣量的分析可知,其中25%沼液回流可以提高累積產(chǎn)氣量6.40%,50%沼液回流可以提高產(chǎn)氣量4.53%,75%沼液回流可以提高產(chǎn)氣量9.95%,100%沼液回流可以提高產(chǎn)氣量4.69%。各組VS產(chǎn)氣量分別為303.14mL/g、322.5 mL/g、316.89mL/g、333.31mL/g、317.35mL/g。其中75%沼液回流提高VS產(chǎn)氣量效果最好且發(fā)酵過程穩(wěn)定。第1~10d,A、D組所產(chǎn)沼氣甲烷百分含量有一個峰值,分別達(dá)到了66.46%、68.03%,第19~61d在51.76%~56.1%之間波動;B、E組甲烷百分含量變化趨勢相同,發(fā)酵前期最高值分別為54.72%、56.63%低于A、D組,發(fā)酵中后期B、E組的甲烷百分含量上升,并且和A、D組相差不大。各組H_2S氣體含量均較低,在15~90ppm之間波動,A、B組H_2S氣體含量有緩慢上升的趨勢。C、D、E組中H_2S變化趨勢相對穩(wěn)定,波動范圍也較小,明顯低于A、B組。(2)發(fā)酵過程各組pH值均在6.8~7.5范圍內(nèi),各組的pH值變化趨勢基本相同,發(fā)酵中期以后沼液回流組的pH值下降速度比未回流組緩慢。隨著進(jìn)料次數(shù)的增加,沼液回流組粘度迅速升高,A組緩慢升至43mPa·s;B組升至72mPa·s;C組粘度第16~40d由28mPa·s升至89mPa·s,最終到達(dá)了104mPa·s;D組第13~37d由22mPa·s迅速升至99mPa·s,最終達(dá)到124mPa·s;E組第31d就達(dá)到了105mPa·s,發(fā)酵結(jié)束升至144mPa·s。并且還有繼續(xù)升高的趨勢,沼液回流會明顯提高發(fā)酵體系的粘度。沼液回流可以有效提高TOC的去除率。20%、50%、75%、100%沼液回流組分別提高TOC去除率6.87%、7.32%、10.92%、6.93%。(3)發(fā)酵前期沼液回流明顯提高了乙酸的濃度,發(fā)酵后期乙酸濃度差異不明顯均在較低水平。B、D、E組的丙酸濃度下降速度明顯比A組的快,沼液回流可以加快丙酸的降解,防止丙酸的積累抑制產(chǎn)甲烷菌的活性。沼液回流對正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸、正己酸的影響不明顯,這幾種酸含量相對于乙酸和丙酸含量較低。沼液回流沒有明顯改變總VFAs濃度,沼液回流開始之后總揮發(fā)酸含量迅速降低,后期在400mg/L左右波動。(4)各組凱氏氮濃度在發(fā)酵前13d有一個上升的趨勢,后期各組凱氏氮濃度下降至發(fā)酵結(jié)束,各組下降幅度分別達(dá)到了66.7%、58.12%、46.72%、43.05%、48.19%。沼液回流明顯減緩了凱氏氮的消耗速度。(5)前13d各組氨氮濃度相差不太明顯,氨氮濃度處于一個高點,隨著發(fā)酵的進(jìn)行,回流組氨氮濃度的降低速度明顯比未回流組慢,隨著沼液回流比例的提高,有機氮氨化程度明顯提高,前13d各組有機氮氨化程度成降低趨勢,由90%降低至70%左右,一個水力停留期之后A組降至57.80%。B組的由第22d的70.91%升高至81.66%。C組最終達(dá)到了82.95%。D組第46~61d在81.53%~86.20%范圍波動。E組第52~61d在85%左右波動。沼液回流在發(fā)酵中后期明顯提高了有機氮的氨化作用,并且玉米秸稈厭氧發(fā)酵氮素的含量較低,沒有出現(xiàn)氨氮抑制,有機氮氨化程度在較高水平。
【圖文】：

第二章 沼液回流對玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響表 2-2 秸稈及接種物特性Table 2-2 Characteristics of Straw and Inoculum指標(biāo) TS% VS% 碳素/% 氮素/% C/N玉米秸稈 92.42 87.47 42.75 0.75 57:1接種物 24.39 27.27 11.32 0.77 15:12.2.2 試驗裝置試驗采用體積為 10L 的 CSTR 反應(yīng)器（圖 2-1）進(jìn)行半連續(xù)厭氧消化反應(yīng)。反應(yīng)器采用雙層夾套設(shè)計，接循環(huán)水進(jìn)行保溫。上方電機接時控器，，每 2h 以 30r/min 轉(zhuǎn)速攪拌20min，集氣瓶進(jìn)氣口通過三通玻璃管連接氣體采樣袋取樣，用于氣體成分檢測。

圖 3-1 7 種酸的氣相色譜圖Fig.3-1 Gas chromatograms of 7 acids7 種揮發(fā)性脂肪酸標(biāo)準(zhǔn)樣品在氣象色譜圖中的保留時間、濃度以及峰面積等數(shù)-1 所示。表 3-1 揮發(fā)酸標(biāo)樣氣相色譜圖標(biāo)準(zhǔn)曲線Table3-1 Volatile acid standard gas chromatogram standard curve揮發(fā)酸 濃度（mg/l） 峰面積 保留時間（min） 標(biāo)準(zhǔn)曲線乙酸丙酸正丁酸異丁酸正戊酸異戊酸正己酸400400400400400400400231.284364.254395.194380.985354.940381.461282.8568.919.9511.4410.4712.8011.9614.01Y=0.5804X-1.3648，R2=0.9997Y=0.9139X- 4.8907，R2=0.999Y=0.9942X-5.8807，R2=0.9992Y=0.9556X-4.8367，R2=0.9989Y=0.8947X-3.1839，R2=0.9988Y=0.9594X-5.5682，R2=0.999Y=0.701X+ 1.1385，R2=0.9992 數(shù)據(jù)分析方法
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 張玲;鄭西來;佘宗蓮;楊居園;謝經(jīng)良;;FeCl_3及AlCl_3對中溫厭氧消化系統(tǒng)產(chǎn)生H_2S的抑制作用[J];環(huán)境工程學(xué)報;2015年12期

2 杜靜;陳廣銀;黃紅英;靳紅梅;奚永蘭;錢玉婷;徐躍定;常志州;;秸稈批式和半連續(xù)式發(fā)酵物料濃度對沼氣產(chǎn)率的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年15期

3 盧艷娟;尤宇嘉;;沼液回流對厭氧沼氣工程的影響[J];中國沼氣;2015年03期

4 吳樹彪;黎佳茜;李偉;董仁杰;;沼液回流對牛糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性及其動力學(xué)的影響[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年10期

5 蘇小紅;劉偉;王欣;郭廣亮;徐曉秋;高德玉;;沼液回流對牛糞高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能的影響[J];黑龍江科學(xué);2015年01期

6 李淑蘭;梅自力;常明慶;張國治;劉建梅;;玉米秸稈沼氣發(fā)酵罐不同高度浮渣的產(chǎn)沼氣潛力[J];中國沼氣;2014年05期

7 彭春艷;羅懷良;孔靜;;中國作物秸稈資源量估算與利用狀況研究進(jìn)展[J];中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃;2014年03期

8 顧福權(quán);徐紅娟;柳展飛;陳罡;滕飛;;氣相色譜法測定廢水中6種揮發(fā)性脂肪酸含量[J];能源環(huán)境保護(hù);2014年03期

9 余少杰;薛竣;時昌波;岳正波;彭書傳;;外加氨氮對玉米秸稈厭氧發(fā)酵的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年11期

10 崔文文;梁軍鋒;杜連柱;張克強;;中國規(guī)�；斩捳託夤こ态F(xiàn)狀及存在問題[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2013年11期

本文編號：2709769