鐵氧化物強(qiáng)化纖維素類生物質(zhì)產(chǎn)甲烷研究

【摘要】：厭氧消化是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的有效途徑之一。本課題首先以玉米秸稈為例，研究了初始FeCl3加入量分別為0.1%、0.2%、0.5%、1.5%、3%、6%（基于秸稈的揮發(fā)性組分）時(shí)秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣、產(chǎn)甲烷過程以及沼液沼渣特征。結(jié)果表明初始FeCl3加入量為3%，秸稈的厭氧產(chǎn)甲烷效率相對于對照（加入量0%）提高了14%。X射線衍射分析結(jié)果表明FeCl3存在時(shí)，沼渣中纖維素的結(jié)晶度顯著降低。沼渣的組分分析結(jié)果表明FeCl3的存在有助于提高玉米秸稈中纖維素及半纖維素的分解效率，從而提高了秸稈產(chǎn)甲烷效率。該研究可為農(nóng)業(yè)廢棄物甲烷化利用提供參考。 另外通過投加電子受體來提高有機(jī)類污染物厭氧消化效率，已成為當(dāng)前比較熱門的研究方向。該課題通過投加Fe含量分別為0、0.5%、1.0%、2%(基于菹草中揮發(fā)性組分)的鐵化合物（如針鐵礦）對菹草厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣產(chǎn)甲烷的影響進(jìn)行研究，另外投加Fe含量1.0%FeCl2設(shè)定為對照組。試驗(yàn)測定了累計(jì)產(chǎn)沼氣產(chǎn)甲烷量產(chǎn)CO2量、有機(jī)碳、有機(jī)酸、化學(xué)需氧量和纖維素酶等過程參數(shù)。結(jié)果表明針鐵礦不僅可以促進(jìn)菹草厭氧發(fā)酵水解效率，而且能提高纖維素酶的活性，此外CO2量反映出針鐵礦有提高微生物的生長活性。另外對沼渣進(jìn)行XRD和組分分析，結(jié)果顯示針鐵礦對菹草的結(jié)構(gòu)有很明顯破壞作用，對纖維素和半纖維素的降解效率有明顯的促進(jìn)作用，最終提高厭氧體系產(chǎn)沼氣產(chǎn)甲烷量。 【關(guān)鍵詞】：厭氧發(fā)酵 玉米秸稈 菹草 鐵化合物
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S216.4;X712
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 研究背景和意義14-17
• 1.2 生物質(zhì)能源概況17-19
• 1.2.1 生物質(zhì)能源種類17-19
• 1.2.2 生物質(zhì)能源潛能與分布19
• 1.3 電子受體的種類及相應(yīng)的物化特性19-20
• 1.3.1 該課題電子受體分類19
• 1.3.2 電子受體的優(yōu)化選取及成本降低19-20
• 1.4 厭氧發(fā)酵類型及發(fā)酵設(shè)備的設(shè)計(jì)與優(yōu)化20
• 1.4.1 厭氧發(fā)酵的類型20
• 1.4.2 常用厭氧發(fā)酵設(shè)備20
• 1.4.3 厭氧發(fā)酵設(shè)備的優(yōu)化技術(shù)方案20
• 1.5 外源性電子受體提高有機(jī)廢棄物能源化效率展望20-21
• 1.5.1 經(jīng)濟(jì)效益20-21
• 1.5.2 環(huán)境效益21
• 1.5.3 社會效益21
• 1.6 研究目的及研究內(nèi)容21-23
• 1.6.1 研究目的21-22
• 1.6.2 研究內(nèi)容22
• 1.6.3 外源性電子受體參與發(fā)酵機(jī)理研究22-23
• 第二章 FeCl_3促進(jìn)玉米秸稈厭氧發(fā)酵的研究23-31
• 2.1 研究背景23
• 2.2 材料與方法23-25
• 2.2.1 試驗(yàn)材料23-24
• 2.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及裝置24
• 2.2.3 樣品處理及分析24-25
• 2.2.4 Gompertz 方程25
• 2.3 結(jié)果與討論25-30
• 2.3.1 厭氧反應(yīng)體系總產(chǎn)氣量與甲烷產(chǎn)量的變化25-27
• 2.3.2 厭氧發(fā)酵結(jié)束后沼液的特征分析27-28
• 2.3.3 厭氧殘?jiān)心举|(zhì)纖維素含量28-29
• 2.3.4 沼渣的 XRD 分析29-30
• 2.3.5 鐵的賦存形式30
• 2.4 小結(jié)30-31
• 第三章 鐵氧化物對菹草厭氧發(fā)酵過程的影響研究31-43
• 3.1 研究背景31-32
• 3.2 材料與方法32-34
• 3.2.1 試驗(yàn)材料32
• 3.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及裝置32-33
• 3.2.3 樣品處理及分析33
• 3.2.4 Gompertz 方程33-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-42
• 3.3.1 厭氧反應(yīng)體系總產(chǎn)氣量與甲烷產(chǎn)量的變化34-36
• 3.3.2 厭氧發(fā)酵體系中氣體組分變化36-37
• 3.3.3 反應(yīng)體系氣相(CO_2)和液相中無機(jī)碳的變化37-38
• 3.3.4 反應(yīng)體系液相中 IC、TOC 的變化38
• 3.3.5 反應(yīng)體系中有機(jī)酸和纖維素酶活的變化38-39
• 3.3.6 反應(yīng)體系中鐵的變化39-40
• 3.3.7 反應(yīng)體系中 COD 和 TN 的變化40-41
• 3.3.8 沼渣中組分特征41
• 3.3.9 沼渣中組分 XRD 特征41-42
• 3.4 結(jié)論42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 鐵氧化物對乙酸鈉產(chǎn)甲烷過程的作用研究43-48
• 4.1 研究背景43
• 4.2 材料與方法43-45
• 4.2.1 試驗(yàn)材料43
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及裝置43-45
• 4.2.3 樣品處理及分析45
• 4.2.4 Gompertz 方程45
• 4.3 結(jié)果與討論45-47
• 4.3.1 沼氣和甲烷累計(jì)產(chǎn)量45-46
• 4.3.2 發(fā)酵結(jié)束后厭氧體系液相中有機(jī)酸含量46-47
• 4.4 小結(jié)47-48
• 第五章 結(jié)論與展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況59-60

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沼氣發(fā)酵的起動    省農(nóng)村能源辦

人工制取沼氣的條件    大荔縣農(nóng)技中心 韓薇 薛亞萍

我紙漿黑液處理獲重大突破    記者 崔志堅(jiān)

利用生物治理造紙黑液技術(shù)取得突破    程巖

為草漿造紙業(yè)提供可持續(xù)發(fā)展之路    記者 吳梅蘭

小小沼氣“點(diǎn)”亮群眾新生活    科宣

瘤胃產(chǎn)甲烷菌定量檢測與微生物菌群調(diào)控研究    郭嫣秋

晉南牛和山羊瘤胃產(chǎn)甲烷菌多樣性研究    裴彩霞

基于代謝網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)甲烷菌的耐熱性研究    陳璟

厭氧真菌與產(chǎn)甲烷菌共培養(yǎng)系統(tǒng)的建立及其代謝與菌群變化的研究    成艷芬

絞股藍(lán)皂甙對山羊瘤胃菌群及微生物發(fā)酵特性和甲烷產(chǎn)量的影響    王新峰

水和乳化液對煤層產(chǎn)甲烷菌群活性影響研究    肖棟

厭氧烴降解產(chǎn)甲烷菌系的組成及其代謝產(chǎn)物的特征    周蕾

高溫油藏微生物群落結(jié)構(gòu)及石油烴厭氧降解產(chǎn)甲烷體系構(gòu)建研究    Mbadinga Serge Maurice

甲烷胞菌對低氫和互營生長在轉(zhuǎn)錄水平的響應(yīng)    劉鵬飛

污泥厭氧消化過程中乙酸累積的微生態(tài)機(jī)理研究    許科偉

豬后腸產(chǎn)甲烷菌群多樣性及其與乙酸生成關(guān)系的研究    楊翠鳳

低溫沼氣菌粉制備工藝的研究    牛愛華

耐冷產(chǎn)甲烷菌的篩選及其低溫下促進(jìn)秸稈發(fā)酵的試驗(yàn)研究    張雅南

造紙白泥強(qiáng)化生物質(zhì)廢物產(chǎn)甲烷研究    王欽慶

提高產(chǎn)甲烷菌活性的應(yīng)用研究    呂映輝

引種江南榿木對崇西濕地蘆葦群落土壤中產(chǎn)甲烷菌及甲烷氧化菌群落的影響    劉佳苗

鐵氧化物強(qiáng)化纖維素類生物質(zhì)產(chǎn)甲烷研究    時(shí)昌波

不同鐵源強(qiáng)化藍(lán)藻產(chǎn)甲烷過程的研究    薛竣

mcrA基因的克隆及其在分析沼氣池產(chǎn)甲烷菌多樣性中的應(yīng)用研究    徐彥勝

低溫產(chǎn)甲烷菌群分析    王宇珊