我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體有機(jī)廢物因產(chǎn)量大、難處理、污染嚴(yán)重近年被廣泛關(guān)注,具有代表性的包括纖維素類生物質(zhì)和禽畜養(yǎng)殖糞便。厭氧消化技術(shù)是處理農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢物的主流技術(shù)之一,因環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展被廣泛研究。纖維素類生物質(zhì)受結(jié)構(gòu)緊密、結(jié)晶纖維素等影響很難被普通微生物高效轉(zhuǎn)化,常用的預(yù)處理方法存在操作復(fù)雜、成本高的問題。因此,有必要研究一種經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方法和一種可以高效轉(zhuǎn)化該類廢物的微生物系統(tǒng),研發(fā)適用于廣大農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢物處理新技術(shù),具有重大而深遠(yuǎn)的意義。本研究利用反芻動(dòng)物瘤胃微生物高效降解纖維素類生物質(zhì)原理,主要考察沼液對(duì)玉米秸稈預(yù)處理性能,小試、中試與工業(yè)化規(guī)模條件下體外模擬瘤胃微生物厭氧消化反應(yīng)器高效降解玉米秸稈與禽畜養(yǎng)殖糞污產(chǎn)甲烷性能,主要研究內(nèi)容包括:(1)采用正交實(shí)驗(yàn)方法,利用厭氧消化剩余沼液含有較高濃度氨的特性對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理。結(jié)果表明:經(jīng)過沼液預(yù)處理后的秸稈表層結(jié)構(gòu)被顯著破壞,內(nèi)部酯鍵、醚鍵等連接結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵斷裂,相對(duì)結(jié)晶度從800%降低至最低的36.2%;9天的預(yù)處理時(shí)間、25℃左右的環(huán)境溫度和500%的沼液投加量秸稈預(yù)處理效果最好,影響因...

【文章頁數(shù)】：221 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)與縮寫表
1 緒論
    1.1 農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢物概述
    1.2 纖維素類生物質(zhì)與禽畜養(yǎng)殖糞污特性
        1.2.1 纖維素類生物質(zhì)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
        1.2.2 禽畜糞便的成分及特點(diǎn)
    1.3 纖維素類生物質(zhì)與養(yǎng)殖糞污廢物處理技術(shù)分析
        1.3.1 纖維素類生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)
        1.3.2 厭氧消化技術(shù)
        1.3.3 好氧堆肥技術(shù)
        1.3.4 其它處理技術(shù)
    1.4 瘤胃微生物特征及在廢物處理中的應(yīng)用
        1.4.1 瘤胃微生物組成
        1.4.2 瘤胃微生物特點(diǎn)及降解底物特性
        1.4.3 瘤胃微生物發(fā)酵系統(tǒng)研究與應(yīng)用
    1.5 研究目的、意義與內(nèi)容
        1.5.1 研究目的與意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料與分析方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.2 接種微生物
        2.1.3 降解底物
        2.1.4 緩沖溶液
    2.2 檢測方法
        2.2.1 常規(guī)檢測
        2.2.2 電子掃描顯微鏡(SEM)
        2.2.3 傅里葉變換紅外分析(FTIR)
        2.2.4 結(jié)晶度指數(shù)(X-射線衍射分析,XRD)
        2.2.5 揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)
        2.2.6 氣體成分
        2.2.7 酶活性測定
        2.2.8 微生物高通量測序(MiSeq)
3 沼液預(yù)處理秸稈性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 預(yù)處理對(duì)秸稈結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.2 預(yù)處理對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵過程的影響
        3.3.3 沼液預(yù)處理秸稈最優(yōu)條件
        3.3.4 沼液與其它常用氨化劑預(yù)處理效果對(duì)比
    3.4 本章小結(jié)
4 體外模擬瘤胃微生物反應(yīng)器連續(xù)厭氧消化秸稈性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 連續(xù)厭氧消化秸稈水解酸化性能
        4.3.2 連續(xù)厭氧消化秸稈過程酶活性
        4.3.3 連續(xù)厭氧消化秸稈產(chǎn)氣性能
        4.3.4 連續(xù)厭氧消化秸稈底物物理性質(zhì)變化
    4.5 本章小結(jié)
5 秸稈與豬糞混合共發(fā)酵與連續(xù)厭氧消化性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.3.1 混合預(yù)處理最優(yōu)條件確定
        5.3.2 預(yù)處理對(duì)混合物物理化學(xué)性能的影響
        5.3.3 瘤胃微生物聯(lián)合厭氧發(fā)酵秸稈與豬糞產(chǎn)酸性能
        5.3.4 連續(xù)厭氧消化混合底物水解酸化性能
        5.3.5 連續(xù)厭氧消化混合底物過程酶活性
        5.3.6 連續(xù)厭氧消化混合底物產(chǎn)氣性能
        5.3.7 連續(xù)厭氧消化混合底物其它指標(biāo)變化
    5.4 本章小結(jié)
6 中試規(guī)模瘤胃微生物厭氧消化農(nóng)業(yè)固體有機(jī)廢物性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
    6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        6.3.1 沼液預(yù)處理秸稈
        6.3.2 厭氧消化過程溫度與pH變化
        6.3.3 厭氧消化過程
        6.3.4 厭氧消化產(chǎn)氣性能
        6.3.5 聯(lián)合好氧堆肥性能
    6.4 本章小結(jié)
7 瘤胃微生物體外厭氧消化微生物菌群變化與代謝過程研究
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)部分
    7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        7.3.1 瘤胃細(xì)菌變化分析
        7.3.2 瘤胃真菌變化分析
        7.3.3 瘤胃古細(xì)菌變化分析
        7.3.4 瘤胃微生物體外演替與代謝過程分析
    7.4 本章小結(jié)
8 固體有機(jī)廢物沼氣化、肥料化、零排放技術(shù)(IMFZ)工藝設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐
    8.1 引言
    8.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
        8.2.1 工藝簡介
        8.2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)
    8.3 工藝設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)分析
        8.3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
        8.3.2 工藝流程
        8.3.3 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)
        8.3.4 投資估算
        8.3.5 運(yùn)行費(fèi)用分析
        8.3.6 經(jīng)濟(jì)效益分析
        8.3.7 環(huán)境與社會(huì)效益分析
    8.4 纖維素類生物質(zhì)原料收集半徑分析
    8.5 示范工程
    8.6 本章小結(jié)
9 結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)
    9.1 結(jié)論
    9.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝



本文編號(hào)：3848450