湖泊灘涂及市政典型廢棄物發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷研究

【摘要】：為了緩解化石能源日益短缺和環(huán)境污染嚴(yán)重的問題矛盾,發(fā)展可再生能源是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。利用生物質(zhì)廢棄物制備清潔可再生的生物燃?xì)馐悄壳皣鴥?nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本文重點(diǎn)研究了太湖藍(lán)藻、灘涂大米草、以及市政典型廢棄物發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷特性,對(duì)于推動(dòng)節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。 為了治理太湖藍(lán)藻造成的環(huán)境污染并對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行能源化利用,本文剖析了水解預(yù)處理過程中細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)暗發(fā)酵產(chǎn)氫菌進(jìn)行酸馴化提高產(chǎn)氫能力,通過暗發(fā)酵和光發(fā)酵耦合產(chǎn)氫、以及聯(lián)產(chǎn)甲烷提高了能量轉(zhuǎn)化效率。SEM和TEM表明：微波稀酸內(nèi)外均勻加熱使太湖藍(lán)藻破碎成相對(duì)均勻的單細(xì)胞碎片(5um),而蒸汽稀酸自外向內(nèi)加熱使藍(lán)藻破碎成團(tuán)聚細(xì)胞碎片(10um左右),從而使微波稀酸對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞的水解處理比蒸汽稀酸更加完全。暗發(fā)酵產(chǎn)氫菌利用乙酸和丁酸進(jìn)行馴化提高了產(chǎn)氫能力,使微波稀酸預(yù)處理后的暗光耦合產(chǎn)氫量達(dá)到最大值283.41ml/g-TVS。經(jīng)過蒸汽稀酸預(yù)處理的藍(lán)藻生物質(zhì)通過暗光耦合發(fā)酵產(chǎn)氫(256.74ml/g-TVS)以及聯(lián)產(chǎn)甲烷(253.53ml/g-TVS),使藍(lán)藻生物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到47.04%。 研究了灘涂大米草的不同水解預(yù)處理效果,發(fā)現(xiàn)蒸汽稀酸預(yù)處理后加入纖維素酶明顯促進(jìn)了大米草的水解糖化。大米草生物質(zhì)的暗發(fā)酵產(chǎn)氫量達(dá)到135.9mL/g,聯(lián)產(chǎn)甲烷量達(dá)到276.06mL/g,通過聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷使能量轉(zhuǎn)化效率顯著提高到76.73%。 研究了市政典型廢棄物(餐廚垃圾,污水污泥,藥廠廢渣,食品廠污泥等)發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷特性,得到餐廚垃圾能夠聯(lián)產(chǎn)氫氣73.64mL/g-TVS和甲烷139.24mL/g-TVS,水務(wù)污泥能夠聯(lián)產(chǎn)氫氣63.95mL/g-TVS和甲烷96.9mL/g-TVS。因?yàn)閺U棄物發(fā)酵產(chǎn)氫明顯促進(jìn)了大分子水解,故利用廢棄物產(chǎn)氫尾液聯(lián)產(chǎn)甲烷的速度大大快于廢棄物直接單產(chǎn)甲烷,聯(lián)產(chǎn)甲烷的速率峰值時(shí)間比單產(chǎn)甲烷的速率峰值時(shí)間減少50%以上,并且聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的能量轉(zhuǎn)化效率比單產(chǎn)甲烷的能源轉(zhuǎn)化效率提高10%左右。 【關(guān)鍵詞】：太湖 水華藍(lán)藻 大米草 市政廢棄物 發(fā)酵 氫氣 甲烷
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X705;X382
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 引言11-12
• 1.2 本課題研究意義12-13
• 1.3 廢棄物發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷的國內(nèi)外現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文研究目的以及主要內(nèi)容14-15
• 第2章 實(shí)驗(yàn)裝置和方法15-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理15-16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料16-17
• 2.2.1 細(xì)菌16-17
• 2.2.2 發(fā)酵原料17
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備17-22
• 2.3.1 生物質(zhì)成分檢測(cè)分析17-18
• 2.3.2 生物質(zhì)預(yù)處理設(shè)備18-19
• 2.3.3 發(fā)酵過程設(shè)備19-21
• 2.3.4 發(fā)酵產(chǎn)物分析儀器21-22
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 2.4.1 暗發(fā)酵細(xì)菌酸馴化22
• 2.4.2 原料預(yù)處理22
• 2.4.3 發(fā)酵過程22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 太湖藍(lán)藻發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷研究24-42
• 3.1 太湖藍(lán)藻生物質(zhì)水解24-26
• 3.2 微波稀酸與蒸汽稀酸預(yù)處理藍(lán)藻的微觀理化結(jié)構(gòu)26-31
• 3.3 藍(lán)藻預(yù)處理及細(xì)菌馴化后暗發(fā)酵產(chǎn)氫31-34
• 3.4 暗發(fā)酵尾液進(jìn)行光發(fā)酵產(chǎn)氫34-36
• 3.5 光發(fā)酵尾液聯(lián)產(chǎn)甲烷36-37
• 3.6 能量轉(zhuǎn)化效率37-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第4章 灘涂大米草發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷研究42-48
• 4.1 大米草水解預(yù)處理42-44
• 4.2 大米草暗發(fā)酵產(chǎn)氫44-45
• 4.3 產(chǎn)氫尾液發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)甲烷45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 市政典型廢棄物發(fā)酵聯(lián)產(chǎn)氫氣和甲烷研究48-65
• 5.1 典型市政廢棄物的成分分析48-50
• 5.2 市政廢棄物暗發(fā)酵產(chǎn)氫及聯(lián)產(chǎn)甲烷50-55
• 5.3 市政廢棄物發(fā)酵單產(chǎn)甲烷55
• 5.4 廢棄物聯(lián)產(chǎn)甲烷與單產(chǎn)甲烷的熱動(dòng)力學(xué)對(duì)比55-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 第6章 全文總結(jié)以及展望65-68
• 6.1 全文總結(jié)65-66
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)66-67
• 6.3 工作展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 作者簡(jiǎn)歷72
• 作者碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文72
• 參加的主要科研項(xiàng)目72

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