本文關鍵詞：生物質組成成分對厭氧發(fā)酵產甲烷的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北農業(yè)大學》 2015年

生物質組成成分對厭氧發(fā)酵產甲烷的影響

王明  

【摘要】：隨著社會的快速發(fā)展,人類生產活動的不斷加快,對資源的掠奪和環(huán)境的破壞也隨之加快。越來越多的污染物被排放到自然環(huán)境當中,大自然以特有的方式已經不斷在向人類發(fā)出警告信號。在眾多被排放的污染物對環(huán)境的影響中,由有機廢棄物引發(fā)的各類環(huán)境問題顯得尤為突顯。不經任何處理或不正當處理的有機廢棄物勢必會對環(huán)境產生影響和破壞,包括對水、空氣和土壤的污染,直接威脅人類的生存。如何采取有效措施對有機固液廢棄物進行無公害處理,逐漸成為社會關注的熱點。近些年來,采用厭氧發(fā)酵手段處理有機固體廢棄物得到了廣泛的研究。一方面,經過一定程度的厭氧發(fā)酵,可以大幅度去除廢棄物中的有機物質,達到處理有機廢棄物的目的;另一方面,在發(fā)酵過程中會產生大量的甲烷氣體,甲烷氣體經凈化提出后,可以直接注入天然氣管道或作為車用燃料,以此來緩解日益緊張的化石燃料。因此,無論是從處理有機廢棄物角度還是從發(fā)展可再生能源角度來看,厭氧發(fā)酵方式均具有一定的優(yōu)勢。隨著厭氧發(fā)酵技術的不斷發(fā)展,從傳統單一底物發(fā)酵逐漸轉向兩種或多種底物混合發(fā)酵。混合發(fā)酵可以起到均衡營養(yǎng),提高產氣率和防止體系出現氨氮抑制或酸敗等風險。然而,在研究混合厭氧發(fā)酵的文獻報道中,大多是以試驗設計,譬如正交設計、混料模型等角度出發(fā)而開展的。很少以有機化合物成分比例對厭氧發(fā)酵產甲烷性能影響的研究,從這一點看,以往的混合物料發(fā)酵試驗存在一定的盲目性。針對這一問題,為了更好地開展多種底物混合發(fā)酵試驗,了解生物質內在有機化合物成分比例對厭氧發(fā)酵產甲烷性能的影響顯得尤為必要。本論文選取了常見的九種生物質物料作為厭氧發(fā)酵的原料,采用濕法單相連續(xù)厭氧發(fā)酵工藝進行發(fā)酵,考察生物質組成成分對其在連續(xù)厭氧發(fā)酵過程中性能的影響。在試驗過程中,首先對九種生物質物料的理化性質和有機營養(yǎng)組成進行了化驗與分析。然后,通過110天的連續(xù)厭氧發(fā)酵,觀察并記錄各反應器運行過程中的日產氣情況、p H、NH4+-N以及料液物質濃度的變化情況。試驗結束后,利用SPSS數據處理軟件對試驗結果進行分析。本試驗獲得主要研究結果如下:(1)在生物質自身營養(yǎng)組成的相關性分析試驗中,其結果顯示,生物質中粗蛋白與粗脂肪的含量與其他組份之間均不存在顯著相關性;總糖含量與半纖維素和木質素含量呈顯著負相關關系,表明生物質中總糖含量隨半纖維素和木質素含量的增加而減少;粗纖維含量與纖維素和木質素含量呈極顯著正相關關系,回歸分析表明,生物質中纖維素和木質素的含量可以有效解釋95.59%的粗纖維含量。(2)在對發(fā)酵液堿度的檢測中,首次提出甲烷菌堿度這一概念,即在傳統堿度測定過程中,當p H下降到6.5時計算出的堿度值。甲烷菌堿度較傳統總堿度(甲基橙堿度)可以有效反映出料液能將p H穩(wěn)定在6.5(甲烷菌耐受p H的最低線)以上的能力,可以更好的服務于厭氧發(fā)酵試驗與生產。在對生物質組成成分與甲烷菌堿度的相關性分析中,其結果表明發(fā)酵料液中的甲烷菌堿度值僅與粗蛋白含量呈顯著正相關。(3)在對發(fā)酵液中NH4+-N濃度的分析中,首次提出了TS產氨率這一概念,即進料中每克干物質經過厭氧發(fā)酵后產生銨態(tài)氮的毫克數。TS產氨率可通過實際試驗結果計算得出,它可以預測生物質在厭氧發(fā)酵過程中產NH4+-N的能力,對避免產生氨氮抑制有著重要實用意義。在本試驗的九種物料中,TS產氨率最強的物料為雞糞,其值達到了86.87 mg/gTS。在對生物質組成成分與TS產氨率的相關性分析中,其結果表明生物質的TS產氨率僅與生物質中粗蛋白含量呈顯著正相關。(4)在對VS去除率的考察中,發(fā)現生物質通過連續(xù)厭氧發(fā)酵后,其VS去除率僅與原料中總糖含量呈極顯著正相關。其線性回歸模型方差檢驗結果極顯著,決定系數R2=0.7911,表明生物質中總糖含量可以有效解釋79.11%的去除率。(5)本論文首次提出有效碳氮比概念,即在傳統碳氮比的計算中,其總有機碳部分減除粗纖維或酸性洗滌纖維中的碳量,利用剩余碳量與總氮量進行比較。有效碳氮比可以真實反應出厭氧發(fā)酵產甲烷的最適碳氮比,為兩種或多種物料混合發(fā)酵的配比提供依據。通過對本試驗九種物料在連續(xù)厭氧發(fā)酵過程中各方面穩(wěn)定性的比較,得出以牛糞和豬糞作為底物的反應器穩(wěn)定性最強,二者有效碳氮比范圍在10-16之間。(6)根據有效碳氮比的概念,引出有效有機負荷率的概念,即在傳統有機負荷率的計算中,其分子部分的揮發(fā)性固體需減除粗纖維或酸性洗滌纖維的質量,利用剩余揮發(fā)性固體質量進行計算得出。最后,假定在同等有效有機負荷下,對本試驗中有效碳氮比在16以上的物料進行連續(xù)厭氧發(fā)酵時引起酸敗的可能性進行了比較,其比較結果為木薯渣玉米秸稈≈玉米粉餐廚垃圾大豆秸稈,即有效碳氮比越高,引起酸敗的可能性也就越大。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S216.4
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 曹剛,徐向陽,馮孝善;堿度對UASB污泥顆�；挠绊慬J];中國給水排水;2002年08期

2 李敏;李軼冰;楊改河;王曉嬌;任廣鑫;馮永忠;;尿素和纖維素酶對厭氧發(fā)酵的影響[J];西北農林科技大學學報(自然科學版);2010年02期

3 汪春霞;;有機固體廢棄物厭氧消化與綜合利用[J];中國資源綜合利用;2006年07期

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 張在勤;楊百忍;;ABR反應器污泥顆粒化及影響因素[J];安徽農學通報;2007年03期

2 汪春霞;孫可偉;;蘿卜種子在城市生活垃圾厭氧消化液中發(fā)芽的研究[J];安徽農業(yè)科學;2007年02期

3 王志剛;浦躍武;;升流式厭氧污泥床工藝處理木薯酒精廢水研究[J];安徽農業(yè)科學;2010年31期

4 何宗健;劉文斌;;赤霉素廢水處理工藝的改造[J];安徽農業(yè)科學;2011年13期

5 高玲琴;韓劍宏;樊布和;;UASB預處理稀土廢水[J];內蒙古科技大學學報;2010年01期

6 李曉哲;閔峰;王穎勃;賈海亮;朱渭峰;王小偉;姚勇平;;UASB處理液晶廢水COD去除率影響因素的研究[J];廣東化工;2010年06期

7 楚莉莉;李軼冰;馮永忠;楊改河;任廣鑫;;沼液預處理對小麥秸稈厭氧發(fā)酵產氣特性的影響[J];干旱地區(qū)農業(yè)研究;2011年01期

8 韓劍宏,倪文,江翰;投加硬硅鈣纖維粒對UASB低溫運行的影響[J];中國給水排水;2003年10期

9 孟卓;賀延齡;楊樹成;;UASB反應器處理甲醇廢水的研究[J];中國給水排水;2006年13期

10 程五良;陳煜南;李曉雁;項光明;于士淼;;UASB反應器處理垃圾滲濾液的啟動和運行效果研究[J];中國給水排水;2010年23期

中國博士學位論文全文數據庫 前8條

1 王錫琴;油脂廢渣在食用菌生產中的資源化技術研究[D];西南交通大學;2011年

2 岳秀萍;ASBR反應器快速啟動策略及堿度需求特征研究[D];太原理工大學;2006年

3 賈學斌;不同溫度下EGSB反應器運行機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

4 李慧莉;EGSB-好氧組合工藝處理腈綸廢水試驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

5 王慶峰;厭氧發(fā)酵體系內小分子底物調控的研究[D];北京化工大學;2013年

6 楊帆;生活垃圾堆肥過程污染氣體減排與管理的生命周期評價研究[D];中國農業(yè)大學;2014年

7 廖潤華;脅迫條件下EGSB反應器處理高硝態(tài)氮廢水及其微生物群落與功能研究[D];南京大學;2014年

8 李榮平;廚余和牛糞混合厭氧消化產氣性能與工藝參數優(yōu)化研究[D];北京化工大學;2008年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 鄒成鴻;α-淀粉酶預處理對城市生活垃圾厭氧消化的影響研究[D];昆明理工大學;2010年

2 陳莉;UASB+A/O+BAF處理高氨氮廢水應用研究[D];南昌大學;2011年

3 彭震;新型自熱式抗結殼沼氣反應器發(fā)酵特性研究[D];重慶大學;2011年

4 浦定艷;膨脹顆粒污泥床（EGSB）反應器的研究與應用[D];南京理工大學;2004年

5 于建偉;有毒難降解有機物-硝基酚的厭氧生物降解性和毒性研究[D];中國海洋大學;2004年

6 楊百忍;ABR反應器顆粒污泥的培養(yǎng)及運行特性的研究[D];中國海洋大學;2005年

7 曾金櫻;麩皮纖維作載體對IC反應器啟動的影響[D];湖南農業(yè)大學;2006年

8 白生云;厭氧序批式反應器（ASBR）堿度需求特征研究[D];太原理工大學;2006年

9 李平;UASB+TF/SC工藝對廣東城市污水的生產性研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

10 管慧玲;AlCl_3·6H_2O和堿度對EGSB法處理城市污水的影響[D];湖南大學;2007年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 翟志軍;馬歡;李軍;蔡冬清;王相勤;吳躍進;姚建銘;余增亮;;巢湖藍藻產沼氣的試驗研究[J];安徽農業(yè)科學;2008年12期

2 畢于運;王亞靜;高春雨;;我國秸稈焚燒的現狀危害與禁燒管理對策[J];安徽農業(yè)科學;2009年27期

3 劉秀娟;李暉;薛金紅;牛瀟;韋萍;;稻草秸稈厭氧發(fā)酵產沼氣研究[J];安徽農業(yè)科學;2012年02期

4 秦伯強;王小冬;湯祥明;馮勝;張運林;;太湖富營養(yǎng)化與藍藻水華引起的飲用水危機——原因與對策[J];地球科學進展;2007年09期

5 錢午巧,包武,陳彪,林代炎,盧濟事;利用厭氧發(fā)酵技術綜合治理畜牧業(yè)污染的探討[J];福建能源開發(fā)與節(jié)約;2003年03期

6 吳唯民,胡紀華,顧夏聲;厭氧污泥的最大比產甲烷速率(U_(max.CH4))的間歇試驗測定法[J];中國給水排水;1985年04期

7 劉思穎;樊婷婷;陳雄;;稻草秸稈干發(fā)酵產沼氣工藝條件的優(yōu)化[J];化學與生物工程;2010年12期

8 張雪松,朱建良;秸桿的利用與深加工[J];化工時刊;2004年05期

9 楊朝飛;加強禽畜糞便污染防治迫在眉睫[J];環(huán)境保護;2001年02期

10 胡萍;嚴群;宋任濤;阮文權;;藍藻與污泥混合厭氧發(fā)酵產沼氣的初步研究[J];環(huán)境工程學報;2009年03期

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 徐衛(wèi)佳;用厭氧發(fā)酵技術處理農村養(yǎng)殖場畜禽糞便[J];可再生能源;2004年01期

2 邱凌,盧旭珍,王蘭英,王俊鵬;日光溫室生產廢棄物厭氧發(fā)酵特性初探[J];中國沼氣;2005年02期

3 張彥;楊世關;張百良;;蚓糞對厭氧發(fā)酵影響的初步研究[J];中國沼氣;2006年02期

4 李文哲;公維佳;;固體有機廢棄物厭氧發(fā)酵反應器微生物載體選擇研究[J];農業(yè)工程學報;2006年S1期

5 夏吉慶;李文哲;李惠強;;牛糞厭氧發(fā)酵的載體篩選試驗研究[J];環(huán)境工程學報;2008年10期

6 寧桂興;申歡;文一波;王凱;李天增;;農作物秸稈干式厭氧發(fā)酵實驗研究[J];環(huán)境工程學報;2009年06期

7 陳智遠;蔡昌達;石東偉;;不同溫度對畜禽糞便厭氧發(fā)酵的影響[J];貴州農業(yè)科學;2009年12期

8 王許濤;劉麗莎;張百良;;蒸汽爆破預處理技術應用于秸稈厭氧發(fā)酵的技術經濟分析[J];可再生能源;2010年02期

9 周瑋;董保成;齊岳;;不同處理秸稈中溫厭氧發(fā)酵的產氣效果[J];中國沼氣;2010年03期

10 楊立;張婷;龔乃超;李紅麗;;稀堿法預處理對秸稈厭氧發(fā)酵產氣的影響研究[J];安徽農業(yè)科學;2011年15期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 羅艷;陳廣銀;羅興章;鄭正;鄭斌國;方彩霞;;篁竹草厭氧發(fā)酵產氣特性及結構變化研究[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

2 錢午巧;包武;陳彪;林代炎;盧濟事;;利用厭氧發(fā)酵技術綜合治理畜牧業(yè)污染的探討[A];福建省科協第三屆學術年會“能源可持續(xù)發(fā)展”研討會論文專輯[C];2003年

3 何光設;蔣恩臣;;厭氧發(fā)酵過程數學模型研究[A];農業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設現代農業(yè)——2005年中國農業(yè)工程學會學術年會論文集第四分冊[C];2005年

4 雷宇;馬煜;劉士清;張無敵;尹芳;徐銳;李建昌;陳玉保;;寵物狗糞便厭氧發(fā)酵試驗研究[A];2011年中國沼氣學會學術年會暨第八屆理事會第二次會議論文集[C];2011年

5 常國璋;席新明;郭康權;楊秀生;;不同原料配比對餐飲廢棄物高溫厭氧發(fā)酵的影響[A];中國農業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

6 唐蓉;;煙草廢棄物高溫干式厭氧發(fā)酵的中試研究[A];中國農業(yè)工程學會2011年學術年會（CSAE 2011）論文摘要集[C];2011年

7 錢午巧;包武;陳彪;林代炎;盧濟事;;利用厭氧發(fā)酵技術綜合治理畜牧業(yè)污染的探討[A];福建省農業(yè)工程學會2004年學術年會紀念學會建會20周年論文匯編[C];2004年

8 劉丹;李文哲;;兩相厭氧發(fā)酵工藝的研究[A];2007年中國農業(yè)工程學會學術年會論文摘要集[C];2007年

9 龐小平;牛明芬;王賽月;王昊;;農作物秸稈厭氧發(fā)酵影響因素探討[A];科技創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展（A卷）——第七屆沈陽科學學術年會暨渾南高新技術產業(yè)發(fā)展論壇文集[C];2010年

10 王陽;林聰;韓艷霄;程東林;;早熟禾厭氧發(fā)酵產氣研究[A];2011年中國沼氣學會學術年會暨第八屆理事會第二次會議論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 平衛(wèi)東;[N];撫州日報;2008年

2 記者 胡左;[N];科技日報;2009年

3 張繼東;[N];鄂爾多斯日報;2010年

4 錢伯章;[N];中國化工報;2009年

5 尚東 編譯;[N];中國房地產報;2006年

6 史曉龍;[N];中國稅務報;2007年

7 本報記者 李曉巖;[N];中國化工報;2006年

8 記者 陳紅陽　特約通訊員 吳閣瑋;[N];湛江日報;2009年

9 特約記者 魏建軍;[N];中國化工報;2007年

10 杜杰;[N];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)報;2004年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 王明;生物質組成成分對厭氧發(fā)酵產甲烷的影響[D];東北農業(yè)大學;2015年

2 劉丹;餐廚廢棄物厭氧發(fā)酵特性研究[D];東北農業(yè)大學;2014年

3 張存勝;厭氧發(fā)酵技術處理餐廚垃圾產沼氣的研究[D];北京化工大學;2013年

4 楊天學;玉米秸稈干式厭氧發(fā)酵轉化機理及微生物演替規(guī)律研究[D];武漢大學;2014年

5 楚莉莉;沼氣高效厭氧發(fā)酵的條件及產氣效應研究[D];西北農林科技大學;2011年

6 劉爽;混合原料厭氧發(fā)酵產氫產甲烷技術研究[D];東北農業(yè)大學;2013年

7 宋籽霖;秸稈沼氣厭氧發(fā)酵的預處理工藝優(yōu)化及經濟實用性分析[D];西北農林科技大學;2013年

8 葉小梅;水葫蘆厭氧發(fā)酵特性及工藝技術研究[D];南京農業(yè)大學;2011年

9 陳小舉;鈍齒棒桿菌厭氧發(fā)酵產琥珀酸的研究[D];合肥工業(yè)大學;2013年

10 陳祥;餐廚垃圾兩相厭氧發(fā)酵氨氮特性與控制方法研究[D];浙江大學;2014年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 劉博;基于LS-SVM的厭氧發(fā)酵過程軟測量建模研究[D];華南理工大學;2015年

2 何巖;不同厭氧發(fā)酵條件對漆酶預處理秸稈產沼氣的影響研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

3 潘洪加;土霉素對厭氧發(fā)酵過程古菌群落及抗性基因的影響[D];西北農林科技大學;2015年

4 程俊偉;不同餐廚泔水生物質垃圾沉降性能及厭氧發(fā)酵試驗研究[D];西南交通大學;2015年

5 段彥芳;中溫混合厭氧發(fā)酵產沼氣影響條件分析及優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

6 白曉磊;鱘魚養(yǎng)殖尾水栽培微藻及其兩相厭氧發(fā)酵產沼氣工藝研究[D];大連海洋大學;2015年

7 張彥;蚓糞促進厭氧發(fā)酵效果的試驗研究[D];河南農業(yè)大學;2006年

8 劉杰博;汽爆秸稈兩相法厭氧發(fā)酵試驗研究[D];河南農業(yè)大學;2013年

9 周嶺;有機廢棄物厭氧發(fā)酵特性的研究[D];東北農業(yè)大學;2003年

10 李想;農業(yè)廢棄物干法厭氧發(fā)酵關鍵參數優(yōu)化研究[D];中國農業(yè)科學院;2007年

  本文關鍵詞：生物質組成成分對厭氧發(fā)酵產甲烷的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：162110