能源短缺與環(huán)境污染是當(dāng)今世界面臨的兩大難題。厭氧發(fā)酵作為一種能夠有效解決上述問題的技術(shù),已經(jīng)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。通過厭氧發(fā)酵技術(shù),既能有效地消除廢棄物對環(huán)境的污染,又能將產(chǎn)生的沼氣提純后作為清潔能源加以利用,產(chǎn)生了環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用的雙重效益。然而,目前的厭氧發(fā)酵仍存在許多問題,例如:沼氣產(chǎn)氣量低下、發(fā)酵周期較長、運(yùn)行穩(wěn)定性較差、發(fā)酵底物消化率低、沼渣沼液二次污染等�；谏鲜鰡栴},本文采用共發(fā)酵技術(shù)與生物炭添加劑來改善厭氧發(fā)酵的環(huán)境,考察其對發(fā)酵整體性能的影響,旨在為促進(jìn)廢棄物資源化綜合利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。以城市污水處理廠的厭氧污泥作為接種物,并對其接種效果進(jìn)行了系統(tǒng)的評估。結(jié)果表明:以厭氧污泥作為接種物時,發(fā)酵系統(tǒng)的菌群結(jié)構(gòu)豐富,細(xì)菌活性較高,對發(fā)酵具有明顯的促進(jìn)作用。當(dāng)厭氧污泥的添加量為發(fā)酵料液總量的30%時,效果最佳,其累積沼氣產(chǎn)量達(dá)到了265mL/g VS,VS去除率達(dá)到了55.8%,COD降解率達(dá)到了48.2%。以接種物的最佳添加量為基礎(chǔ),進(jìn)一步設(shè)計了蘆薈皮廢棄物和牛糞厭氧共發(fā)酵的實驗研究。兩種廢棄物以五組不同的添加比例進(jìn)行發(fā)酵,其濕重比分別為1:0、3:1、1:1、1:3和0:1。當(dāng)蘆薈皮廢棄物與牛糞的混合比為3:1時,獲得了最佳的實驗結(jié)果。發(fā)酵系統(tǒng)的累積沼氣產(chǎn)量達(dá)到了303m L/g VS,累積甲烷產(chǎn)量達(dá)到了195mL/g VS,沼氣中的甲烷含量高達(dá)64.4%。VS去除率達(dá)到了59.9%,COD降解率達(dá)到了39.4%。此外,相比于單一原料發(fā)酵,三組共發(fā)酵實驗組發(fā)酵系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定,發(fā)酵底物利用率明顯較高,日產(chǎn)氣高峰提前,發(fā)酵周期縮短。以蘆薈皮廢棄物為原材料,對其進(jìn)行了水熱炭化和微波裂解炭化,并將炭化產(chǎn)物作為無機(jī)功能添加劑加入到沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中,進(jìn)一步考察生物炭材料作為添加劑對厭氧發(fā)酵性能的影響。結(jié)果表明:向發(fā)酵系統(tǒng)添加生物質(zhì)炭材料能夠在一定程度上改善發(fā)酵環(huán)境。當(dāng)炭材料的添加量為系統(tǒng)質(zhì)量的0.8%時,發(fā)酵呈現(xiàn)出最佳的結(jié)果,其沼氣產(chǎn)量高達(dá)310mL/g VS,VS去除率達(dá)到了61.3%,COD降解率達(dá)到了56.0%�？傊�,本實驗所得實驗結(jié)果均能有效處理蘆薈皮廢棄物和牛糞,通過厭氧發(fā)酵技術(shù)實現(xiàn)了廢棄物的資源化利用。通過本實驗研究可以看出,共發(fā)酵和無機(jī)添加劑不但能夠有效提高發(fā)酵底物的利用率和沼氣產(chǎn)量,同時能夠明顯縮短發(fā)酵時間,增加發(fā)酵系統(tǒng)的COD降解率,提高發(fā)酵效率。
【學(xué)位單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S216.4
【部分圖文】：

圖 1.1 沼氣發(fā)酵基本原理圖發(fā)酵技術(shù)在兼具環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)雙重效益而受到廣泛推廣的是這項技術(shù)仍存在著一些缺陷，主要包括以下三點：發(fā)酵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較差，產(chǎn)氣效率較低。發(fā)酵周期較長，產(chǎn)氣高峰持續(xù)時間較短。酵底物利用率較低，未被充分消化的沼渣沼液容易對環(huán)境造成二解決上述問題，相關(guān)科研工作者對此進(jìn)行了積極的探索。就目領(lǐng)域的研究成果來看，共發(fā)酵技術(shù)和外源添加劑取得了十分具展。所謂共發(fā)酵技術(shù)是指對兩種或兩種以上的發(fā)酵底物進(jìn)行共酵。此技術(shù)相較傳統(tǒng)單一原料發(fā)酵的優(yōu)點在于，其能夠充分保更加合理，更加適合微生物的成長和繁殖，提高微生物對發(fā)酵一方面，共發(fā)酵技術(shù)中發(fā)酵底物的組成大多是由畜禽糞便和農(nóng)垃圾共混合而成，這樣的底物搭配能夠提供優(yōu)良的緩沖能力，

圖 2.1 批式發(fā)酵裝置簡圖（1 溫控設(shè)置；2 傳感器；3 電熱絲；4 恒溫水浴箱；5 發(fā)酵瓶；6 橡膠管；7 橡膠管；8 集氣瓶；9 集水瓶；10 自來水）表 2.2 實驗儀器設(shè)備名稱 規(guī)格 生產(chǎn)廠家pH 計 PHS-3C 上海理達(dá)儀器廠電熱恒溫干燥箱 202-2AB 天津市泰斯特儀器有限公司電子天平 ME104/02 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司數(shù)顯恒溫水箱 HH-600 金壇市大地自動化儀器廠破碎機(jī) XG300-1 中山金正生活電器有限公司格蘭仕微波爐 WD700A 順德市格蘭仕電器實業(yè)有限公司多頭磁力加熱攪拌器 HJ-4A 常州國華電器有限公司

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文薈皮經(jīng)過烘箱烘干后，在粉碎機(jī)中粉碎 3 分鐘，過 50 目篩，得到蘆。稱取 10g 蘆薈皮干粉原料，將其溶解在 80mL 的去離子水后置于 反應(yīng)釜中，在 200℃條件下反應(yīng) 20h。冷卻至室溫后取出固相產(chǎn)物，至中性，在 105℃下干燥 12h 得到生物炭顆粒。最后經(jīng)過研缽研磨，末。水熱合成過程如圖 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2821022