【摘要】：生物可降解有機(jī)固體廢棄物來(lái)源廣泛,產(chǎn)生量巨大。其主要處理方式為厭氧消化和好氧堆肥。本研究工作基于強(qiáng)化直接種間電子傳遞過(guò)程,通過(guò)研究不同類(lèi)型添加劑對(duì)可降解固體廢棄物厭氧消化及好氧堆肥過(guò)程的提質(zhì)增效現(xiàn)象,揭示不同材料提高厭氧消化及好氧堆肥效率機(jī)制,對(duì)于生物可降解固體廢棄物好氧堆肥及厭氧消化處理工程的清潔生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)其資源化利用具有重要意義。研究結(jié)果表明:在厭氧消化方面,熱改性可以提升膨潤(rùn)土介導(dǎo)的雞糞厭氧消化產(chǎn)甲烷能力。300℃改性土介導(dǎo)的雞糞厭氧消化系統(tǒng)單位VS累積產(chǎn)甲烷量最高。提高了膨潤(rùn)土的吸附性能并使其更加穩(wěn)定,這有利于緩解在厭氧消化過(guò)程中總氨氮、自由氨和pH帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)�？紫段胶途忈屛⒘吭丶瓣�(yáng)離子可能導(dǎo)致了雞糞厭氧消化過(guò)程中甲烷產(chǎn)量的增加,也顯著提升了對(duì)雞糞的厭氧消化作用。生物炭介導(dǎo)厭氧消化可通過(guò)加速不溶性大分子物質(zhì)向可溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)化及可溶性物質(zhì)向甲烷的轉(zhuǎn)化過(guò)程,提高厭氧消化系統(tǒng)的緩沖能力,進(jìn)而有效提高厭氧消化的性能。不同類(lèi)型的生物炭對(duì)產(chǎn)甲烷過(guò)程的促進(jìn)程度不同。550℃條件下制備的果木生物炭單位累積產(chǎn)甲烷量最高,為294 mL/gVS,比對(duì)照組提高了 69%;其比表面積最大,TAN去除能力最高。在厭氧消化中應(yīng)用果木生物炭是一種可持續(xù)且經(jīng)濟(jì)有效的做法,不僅能提高能源產(chǎn)量同時(shí)減少運(yùn)營(yíng)成本。在好氧堆肥方面,蘋(píng)果渣(AP)、檸檬酸(CA)、元素硫(ES)、磷酸(PA)、磷酸氫鎂(PM)和過(guò)磷酸鈣(CP)添加劑的使用對(duì)污泥堆肥的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)沒(méi)有負(fù)面影響,但通過(guò)降低NH3損失可以改善N的固存。與其他處理相比,添加CP增加了堆肥的含鹽量;而添加ES和PA則降低了NH3的揮發(fā)量(分別為初始氮含量的0.80%和0.98%),增加了N2O的排放量(分別為初始氮含量的2.48%和2.29%),并增加了含鹽量,堆肥產(chǎn)品的腐熟度較低。相關(guān)的堆肥氮損失、溫室氣體排放和產(chǎn)品成熟度評(píng)價(jià)表明,AP、CA和PM是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)堆肥的理想添加劑。添加坡縷石顯著延長(zhǎng)了污泥好氧堆肥的高溫期,促進(jìn)了堆肥過(guò)程抑制物質(zhì)的分解,加速了有機(jī)物降解,改善了氮的固存。此外,添加坡縷石還降低了CH4、NH3和N2O的排放,有利于降低銅、鋅、鉛和鎘的有效態(tài)含量,增強(qiáng)了生物固體堆肥過(guò)程中雌激素的降解,有利于堆肥的腐熟,提高了堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。從經(jīng)濟(jì)性方面考慮,建議在生物固體堆肥中加入2%的坡縷石。本研究工作為不同添加劑如何影響和強(qiáng)化直接種間電子傳遞過(guò)程,及對(duì)碳氮循環(huán)的影響機(jī)制,進(jìn)而利用不同的材料定向強(qiáng)化某些種間直接電子傳遞進(jìn)而提高生物可降解固體廢棄物厭氧消化及好氧堆肥效率等后續(xù)研究打下了良好的基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士后
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X705
【圖文】：

圖１－２技術(shù)路線圖逡逑１２逡逑

ａ未測(cè)定逡逑２．１．２試驗(yàn)設(shè)計(jì)及啟動(dòng)逡逑試驗(yàn)采用玻璃注射器集氣法，試驗(yàn)裝置如圖２－１所示。向５００ｍＬ邋（有逡逑效容積４００ｍＬ）厭氧消化反應(yīng)器（圖２－１）中添加雞糞和生物炭后，加入逡逑接種物８０ｍＬ并加水至４００ｍＬ混合均勻，向厭氧消化瓶中吹入７０％氮?dú)忮义虾停常埃サ亩趸蓟旌蠚怏wｌｍｉｎ以排出厭氧消化反應(yīng)器中的空氣，厭氧逡逑反應(yīng)器通過(guò)丁基塞密封后與外界空氣隔絕，保證厭氧消化反應(yīng)器中絕對(duì)逡逑的厭氧環(huán)境。逡逑厭氧消化反應(yīng)器中料液厭氧消化所產(chǎn)生的氣體在氣壓的作用下經(jīng)由逡逑插在丁基塞上的針頭通過(guò)塑料細(xì)軟管進(jìn)入到玻璃注射器中。厭氧消化瓶逡逑和玻璃注射器通過(guò)塑料細(xì)軟管上安裝的閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)管道的導(dǎo)通和關(guān)閉。逡逑排入注射器中的氣體注入集氣袋中收集保存并用于氣體成分測(cè)試分析。逡逑待測(cè)厭氧消化料液裝在５００ｍＬ厭氧消化瓶（有效容積４００ｍＬ）中，逡逑通過(guò)丁基塞密封后與外界空氣隔絕，向反應(yīng)器中吹入氮?dú)猓ǎ罚埃ィ┖投蹂义匣迹ǎ常埃ィ┗旌蠚怏w５ｍｉｎ排出厭氧消化瓶中的空氣

Ｆｉｇ．２－２邋Ｄａｉｌｙ邋ｂｉｏｇａｓ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ邋ｔｈｅｒｍａｌ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅｄｉａｔｅｄ邋ａｎａｅｒｏｂｉｃ邋ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｈｉｃｋｅｎ邋ｍａｎｕｒｅ逡逑２８０邋ｒ－逡逑２６０邋邐邐逡逑Ｅ：畫(huà)s{ｒ逡逑０邋４邋８邋１２邋】６邋２０邋２４邋２８邋３２邋３６邋４０邋４４邋４８邋５２邋５６邋６０邋６４邋６８邋７２邋７６逡逑時(shí)間／ｄ逡逑圖２－３熱改性膨潤(rùn)土介導(dǎo)的雞糞厭氧消化日產(chǎn)甲烷量變化逡逑ｉｇ．２－３邋Ｄａｉｌｙ邋ｍｅｔｈａｎｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ邋ｔｈｅｒｍａｌ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｍｅｄｉａｔｅｄ邋ａｎａｅｒｏｂｉｃ邋ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｈｉｃｋｅｎ邋ｍａｎｕｒｅ逡逑

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