本文關(guān)鍵詞：微量元素添加對餐廚垃圾和雞糞厭氧消化性能的調(diào)控研究

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【摘要】：厭氧發(fā)酵是一項由多種微生物參與的處理有機廢棄物的技術(shù),在此過程中微生物生長不僅需要碳、氫、氧、氮、磷、硫等大量元素,而且需要多種微量元素。微量元素鐵、鈷、鎳、硒等能夠促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌的生長和激活酶的活性,進(jìn)而加快甲烷的生物合成。本文針對典型的有機廢棄物餐廚垃圾和雞糞單獨厭氧消化過程中的關(guān)鍵技術(shù)難點,結(jié)合微量元素在調(diào)控產(chǎn)甲烷過程高效穩(wěn)定運行中的獨特作用,主要研究了微量元素添加對餐廚垃圾和雞糞厭氧消化特性及其動力學(xué)特性的影響,并在此基礎(chǔ)上探究了微量元素添加對初步酸化的厭氧消化系統(tǒng)的修復(fù)性研究,以期為沼氣工程的高效穩(wěn)定運行提供一定的數(shù)據(jù)和理論支持。所得主要結(jié)論如下：微量元素添加可有效提高系統(tǒng)的承載有機負(fù)荷(OLR)的能力。對于餐廚垃圾中溫單相厭氧發(fā)酵系統(tǒng),未添加微量元素的對照組的最高承受負(fù)荷能力為3.0 gVS/L/d,添加Fe、Co、Ni可使系統(tǒng)的最大承受負(fù)荷提升到5.0 gVS/L/d,當(dāng)補加元素Se后,反應(yīng)器的最大承受有機負(fù)荷可進(jìn)一步達(dá)到5.5 gVS/L/d。在OLR為5.5 gVS/L/d時,只添加Fe、Co、Ni不能維持系統(tǒng)的高效產(chǎn)氣,繼續(xù)補加Se元素后產(chǎn)氣性能逐漸恢復(fù)。對于初步酸化的餐廚垃圾中溫厭氧消化系統(tǒng),補加微量元素Fe、Co、Ni后,系統(tǒng)發(fā)酵中揮發(fā)性有機酸含量快速下降到2260 mg/L,這表明微量元素有效促進(jìn)了有機酸的轉(zhuǎn)化。在OLR恢復(fù)到4.5 gVS/L/d且敲除Fe元素只添加Co和Ni元素時,系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性下降；失穩(wěn)條件下停止添加Co和Ni只添加Fe元素恢復(fù)了系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷性能和運行穩(wěn)定性,這表明Fe元素是維持系統(tǒng)在4.5 gVS/L/d條件下高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因子。針對雞糞厭氧消化過程中氨氮濃度高和硫化物含量高的特性,探討了Fe元素對雞糞批式厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響。結(jié)果表明在適量的Fe元素添加條件下,雞糞的沼氣累積產(chǎn)量隨著Fe元素濃度的提高不斷增加,且適宜添加濃度為300和750 mg/L。在批式實驗的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過半連續(xù)厭氧消化實驗可得出添加Fe和Ni元素提高了雞糞在高負(fù)荷條件下的運行穩(wěn)定性,且系統(tǒng)的最大運行負(fù)荷由5.0 gVS/L/d提升到了6.0 gVS/L/d;微生物衡算模型的預(yù)測結(jié)果表明微量元素促進(jìn)了系統(tǒng)中厭氧微生物的合成代謝,微生物濃度比對照組提高了25.5%。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S216.4

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本文編號：1261105