本文關(guān)鍵詞： 玉米秸稈 高固體厭氧發(fā)酵 揮發(fā)酸 沼氣　出處：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國農(nóng)作物秸稈資源豐富,通過厭氧發(fā)酵技術(shù)有效利用秸稈等生物質(zhì)能源,將其轉(zhuǎn)化為沼氣及有機(jī)副產(chǎn)物是秸稈能源化利用中的一項(xiàng)重要途徑。揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)是厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程中重要的中間產(chǎn)物,是發(fā)酵能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。本研究以玉米秸稈為發(fā)酵底物,在中溫條件下對(duì)其高固體濃度厭氧發(fā)酵過程中的揮發(fā)酸產(chǎn)生特征及酸累積對(duì)產(chǎn)沼氣的影響進(jìn)行研究,同時(shí)通過外源添加調(diào)節(jié)劑來防止酸抑制,促進(jìn)產(chǎn)沼氣的進(jìn)行。以期為提高玉米秸稈高固體厭氧發(fā)酵效率,合理調(diào)控厭氧發(fā)酵工藝,提高秸稈沼氣工程產(chǎn)氣量,提供理論依據(jù)和參考。所取得的主要結(jié)論如下:(1)玉米秸稈不同TS濃度處理組(15%、20%、25%、30%)中溫厭氧發(fā)酵過程中日產(chǎn)氣量均為先增加后減少,35d發(fā)酵周期內(nèi)累計(jì)產(chǎn)量分別為12070mL、15150mL、12970mL、7850mL。其中TS濃度為20%處理組累計(jì)產(chǎn)氣量最高,30%處理組累計(jì)產(chǎn)氣量最低,各處理組TS去除率分別為47.72%、55.03%、50.32%、42.12%,TS產(chǎn)氣率分別為 0.235m3/kg、0.298m3/kg、0.221m3/kg、0.189m3/kg。TS 濃度為 30%處理組 pH 值波動(dòng)較大,出現(xiàn)了酸抑制現(xiàn)象。(2)各處理組厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)酸主要是乙酸和丙酸,其中乙酸占主導(dǎo)地位,在14d時(shí)乙酸產(chǎn)量最大。各處理組揮發(fā)酸總量最高分別達(dá)到7200mg/L、7460mg/L、8210 mg/L 和 8300 mg/L,乙酸最大值分別為 2900mg/L、3900 mg/L、3200 mg/L 和 2400 mg/L,丙酸最大值分別為 2120mg/L、1630 mg/L、2010 mg/L、2470 mg/L,丁酸最大值分別為550 mg/L、630 mg/L、550mg/L和200 mg/L;乙酸轉(zhuǎn)化產(chǎn)甲烷的速率較快,隨著產(chǎn)甲烷菌的作用,揮發(fā)酸濃度逐漸降低并維持穩(wěn)定。(3)在TS濃度為15%的條件下,添加不同濃度的乙酸、丙酸、丁酸進(jìn)行各分酸耐受濃度厭氧發(fā)酵試驗(yàn),探討不同揮發(fā)酸累積對(duì)玉米秸稈高固體厭氧發(fā)酵的影響。結(jié)果表明其厭氧發(fā)酵系統(tǒng)對(duì)乙酸的耐受濃度小于6g/L,在2g/L和4g/L的乙酸質(zhì)量濃度條件下,能夠連續(xù)產(chǎn)氣,日最高產(chǎn)氣量分別為630mL和660mL,累計(jì)產(chǎn)氣量分別為15700mL、17180mL,啟動(dòng)后pH值可以在厭氧發(fā)酵正常范圍內(nèi)變化;發(fā)酵系統(tǒng)對(duì)丙酸的耐受濃度小于4g/L,當(dāng)丙酸濃度為2g/L時(shí)日最高產(chǎn)氣量和累計(jì)產(chǎn)氣量分別為650mL和14060mL,啟動(dòng)后pH值在6.5和7.5之間變化;發(fā)酵系統(tǒng)對(duì)丁酸的耐受濃度小于8g/L。在2g/L、4 g/L和6g/L的丁酸質(zhì)量濃度條件下,能夠連續(xù)產(chǎn)氣,且濃度為6g/L的丁酸組厭氧發(fā)酵狀態(tài)最好,累計(jì)產(chǎn)氣量分別為12980mL、13290mL、16260mL,初始pH值較低,發(fā)酵啟動(dòng)后pH值逐漸上升,最終穩(wěn)定在6.5和7.5之間。(4)外源添加不同濃度Fe2+的厭氧發(fā)酵試驗(yàn)中,結(jié)果表明:添加適量濃度Fe2+的試驗(yàn)組其產(chǎn)氣量要高于未添加組,加入微量金屬Fe2+在濃度為2.0mg/L時(shí)發(fā)酵效果最好,產(chǎn)氣量最大,日產(chǎn)氣量達(dá)到790mL,發(fā)酵周期內(nèi)累計(jì)產(chǎn)氣量為17760mL,TS和VS去除率分別為55.03%、53.26%�？倱]發(fā)酸產(chǎn)量中,乙酸占主導(dǎo)地位,乙酸產(chǎn)量丙酸產(chǎn)量,乙酸產(chǎn)量高的產(chǎn)氣量大,產(chǎn)氣效果好,丙酸產(chǎn)量越高,產(chǎn)氣抑制越明顯。(5)生物炭+Fe2+的共同添加試驗(yàn)中,揮發(fā)酸總量的最大值分別為5550mg/L,5780mg/L,6030mg/L,6680mg/L,5010 mg/L,4620mg/L。各處理組產(chǎn)乙酸的最大值分別為 4240mg/L、2880mg/L、2830mg/L,產(chǎn)丙酸最大值分別為 1640mg/L,1820mg/L,1930mg/L,2030mg/L,1540mg/L,1620mg/L;對(duì)比不加生物炭的處理組,結(jié)果表明,生物炭+ Fe2+協(xié)同作用對(duì)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)酸產(chǎn)氣有促進(jìn)作用。
[Abstract]:The results are as follows : ( 1 ) The results are as follows : ( 1 ) The yield of volatile acids in the process of anaerobic fermentation is 12070mL , 15150mL , 12970mL and 7850 mL respectively . The results are as follows : ( 1 ) The concentration of TS is the highest in the process of anaerobic fermentation . The removal rates of TS in each treatment group are 47.72 % , 55.03 % , 50.32 % , 42.12 % , 0.189m3 / kg , 0.221m3 / kg , 0.189m3 / kg . The concentration of TS is 30 % . ( 2 ) The volatile acids produced during anaerobic fermentation in each treatment group were mainly acetic acid and propionic acid , wherein acetic acid predominates , the yield of acetic acid was the highest at 14 d . The maximum amount of volatile acids in each treatment group reached 7200 mg / L , 7460 mg / L , 8210 mg / L and 8300 mg / L respectively . The maximum value of acetic acid was 2,120 mg / L , 30 mg / L , 200 mg / L and 200 mg / L respectively . The maximum value of acetic acid was 550 mg / L , 630 mg / L , 550 mg / L and 200 mg / L , respectively . ( 3 ) Under the condition of TS concentration of 15 % , different concentrations of acetic acid , propionic acid and butyric acid were added to carry out anaerobic fermentation test on high solid anaerobic fermentation of corn stover . ( 5 ) The maximum value of total volatile acid was 5550mg / L , 5780 mg / L , 6030mg / L , 6680 mg / L , 30mg / L and 4620mg / L respectively . The maximum value of acetic acid in each treatment group was 4240mg / L , 2880 mg / L , 1930mg / L , 2030mg / L , 1540mg / L and 1620mg / L , respectively .

【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S216.4

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本文編號(hào)：1485149