目前,種植業(yè)有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵過程中原料轉(zhuǎn)化率低、發(fā)酵周期長(zhǎng)、預(yù)處理過程繁瑣、進(jìn)出料難等問題尚未完全解決。本文以種植業(yè)有機(jī)廢棄物中農(nóng)作物秸稈為原料,在不添加任何物質(zhì)的前提下,進(jìn)行純秸稈發(fā)酵,研究不同發(fā)酵工藝參數(shù)對(duì)厭氧發(fā)酵的影響,并利用分子生物學(xué)手段,初步對(duì)發(fā)酵過程微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究;在優(yōu)化工藝參數(shù)下,進(jìn)行了動(dòng)態(tài)工藝學(xué)的初步研究;首次對(duì)茶渣、醋糟和牧草等種植業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵可行性研究。主要結(jié)論如下: (1)對(duì)農(nóng)作物秸稈中油菜秸稈、小麥秸稈和玉米秸稈進(jìn)行純秸稈發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)原料僅經(jīng)簡(jiǎn)單粉碎處理,即可作為良好的發(fā)酵底物。對(duì)純秸稈發(fā)酵進(jìn)行工藝參數(shù)研究可知,就原料種類而言,玉米秸稈的發(fā)酵潛力最高,其次是小麥秸稈,最后是油菜秸稈。就接種量而言,隨著接種量的增加,產(chǎn)氣量逐漸增加,但二者之間并不成線性關(guān)系。接種量從30%增加到35%,產(chǎn)氣量增加了41%;接種量由35%增加到40%,產(chǎn)氣量只增加了4%。故推薦靜態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)中應(yīng)用接種量為35%。就發(fā)酵溫度而言,比較不同溫度下,秸稈發(fā)酵發(fā)酵情況可知,常溫發(fā)酵單位TS產(chǎn)氣率不高,約為0.2 L·g~(-1)和0.3 L·g~(-1);中高溫時(shí)產(chǎn)氣相差不大,從經(jīng)濟(jì)效益考慮,推薦采用35℃以上的發(fā)酵溫度,30天的滯留期。 (2)采用分子生物學(xué)方法對(duì)發(fā)酵過程中的菌種進(jìn)行了分析研究。經(jīng)初步證明不同溫度條件下,厭氧發(fā)酵對(duì)菌種產(chǎn)生了特異性影響:45℃下發(fā)酵菌種中,高溫厭氧發(fā)酵微生物占主導(dǎo)地位,中溫微生物占從屬地位。 (3)茶渣、醋糟和牧草均能作為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣,單位TS產(chǎn)氣率分別為0.47L·g~(-1),0.41L·g~(-1)和0.30L·g~(-1)。 (4)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),粉碎粒度不同,原料在厭氧發(fā)酵罐中的分布形態(tài)不同。當(dāng)粉碎粒度為10mm時(shí),原料發(fā)生分層現(xiàn)象;當(dāng)原料的粒度達(dá)到1.7mm時(shí),原料能與發(fā)酵液充分混合,形成較為均勻的發(fā)酵介質(zhì)。粉碎粒度對(duì)出料的影響,正在動(dòng)態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)中驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：S216.4
【部分圖文】：

圖5-1接種污泥發(fā)酵液熒光顯微鏡檢測(cè)5-1 Fluorescence microscope detection of m fermente易上浮、易發(fā)生分層的物料特性，本試驗(yàn)擬采用豎為上進(jìn)料下出料和下進(jìn)料上出料兩種。上進(jìn)料下出一定粒度的秸稈原料，與發(fā)酵罐中回流發(fā)酵液相混酵。進(jìn)料秸稈上浮并在發(fā)酵罐上部形成浮層。下一罐上部形成浮層，并覆蓋以前形成的浮層。這樣周酵罐的秸稈原料被推至發(fā)酵罐最下部。此時(shí)秸稈原秸稈到達(dá)發(fā)酵罐下部，經(jīng)出料管由水力帶出。出料原料混合，繼續(xù)進(jìn)料，固體作為沼渣排出。下進(jìn)料進(jìn)料和出料部位不同而已。計(jì)了 2 套試驗(yàn)裝置，分別對(duì)應(yīng)豎向推流式發(fā)酵工藝更好的監(jiān)測(cè)秸稈原料發(fā)酵情況，發(fā)酵罐采用透明的直徑為 40cm，高 200cm，高徑比為 5:1，是為了監(jiān)

圖 5-2 秸稈動(dòng)態(tài)試驗(yàn)厭氧發(fā)酵罐示意圖Fig.5-2 Diagrams of Dynamic Anaerobic fermentation device 試驗(yàn)方案用恒定中溫 45℃動(dòng)態(tài)發(fā)酵工藝對(duì)玉米秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn)。由于所需活化污水處理廠污泥做接種物使用。將來自污水處理廠的污泥用水調(diào)好酵濃度為 TS 8%），裝入發(fā)酵罐，開啟增溫保溫裝置。每天加入適量豬量。當(dāng)池容產(chǎn)氣量大于 2 時(shí)，即認(rèn)為菌種活化完畢，可以進(jìn)行秸稈厭氧，每天定時(shí)進(jìn)出料，記錄日產(chǎn)氣量、氣體成分， 查看溫度計(jì)溫度，以校 試驗(yàn)參數(shù)的確定酵容積的總?cè)莘e為 251.2L。為了保證發(fā)酵的順利進(jìn)行，進(jìn)出料的便捷，設(shè)置料的 80%，即發(fā)酵罐的有效容積為 200L。酵濃度度為 TS 8%，即發(fā)酵罐中秸稈量為 16kg，玉米秸稈的含水量為 10.85%

圖 5-3 動(dòng)態(tài)發(fā)酵日產(chǎn)氣量曲線Fig.5-3 Daily biogas yield of dynamic anaerobic fermentation3 發(fā)酵罐出現(xiàn)問題及建議進(jìn)料難的問題秸稈動(dòng)態(tài)發(fā)酵試驗(yàn)中，由于玉米秸稈密度小，比重輕，流動(dòng)性差，與水親進(jìn)料難的問題。試驗(yàn)時(shí)，將稱量好的玉米秸稈放置于較大容器中，從發(fā)酵液，將發(fā)酵液分為兩份，一份用于與玉米秸稈均勻混合，形成 TS 濃度較料，另一份用于在進(jìn)料后沖洗進(jìn)料管，以防止發(fā)酵原料粘著于進(jìn)料管中，。但是在進(jìn)料過程中，發(fā)現(xiàn)玉米秸稈與發(fā)酵液混合后，形成了上面漂浮一層部的現(xiàn)象。這就加大了進(jìn)料的難度和進(jìn)料管堵塞的幾率。決這個(gè)問題，本試驗(yàn)采用了將玉米秸稈浸泡的方式。每天在進(jìn)料時(shí)，多放浸泡秸稈，浸泡的秸稈用于第二天的進(jìn)料。秸稈浸泡在一定程度上緩解了分層的現(xiàn)象，但仍有堵塞現(xiàn)象偶爾發(fā)生。故在每次進(jìn)料前，先將一定量發(fā)罐，這樣就將發(fā)酵罐內(nèi)堵塞于進(jìn)料口的物料沖走，便于玉米秸稈與發(fā)酵液
【引證文獻(xiàn)】

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1 吳楠;孔垂雪;劉景濤;符征鴿;梅自力;;農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣技術(shù)研究進(jìn)展[J];中國(guó)沼氣;2012年04期

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1 宋雪紅;水生植物厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究及其產(chǎn)氣模型的構(gòu)建[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2863172