秸稈厭氧發(fā)酵影響因素的研究

【摘要】：作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中存在著大量的廢棄物,每年我國(guó)秸稈的總產(chǎn)量超過(guò)7億噸,但其利用率卻很低,大量秸稈在田間焚燒,造成了嚴(yán)重的大氣污染,浪費(fèi)了寶貴的可再生利用資源。與此同時(shí),隨著世界工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加劇,過(guò)度依賴石油、煤等燃料,大量使用農(nóng)藥、化肥及城市生活固體廢棄物的任意填埋都導(dǎo)致各種化學(xué)形態(tài)的重金屬污染物被源源不斷地排放到環(huán)境中。因此,本課題將秸稈的厭氧發(fā)酵與重金屬離子消耗相結(jié)合,不但可以避免秸稈焚燒以及重金屬離子排放所帶來(lái)的環(huán)境污染,還可產(chǎn)生可再生能源--沼氣。本課題實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 首先,對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。針對(duì)酸堿、堿量、預(yù)處理時(shí)間以及預(yù)處理方式4個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過(guò)紅外光譜、掃描電鏡、化學(xué)需氧量、熱重分析以及產(chǎn)氣量對(duì)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試,得到最優(yōu)的預(yù)處理方法：15g秸稈加100m16%NaOH溶液,加熱煮沸1h。 其次,構(gòu)建厭氧發(fā)酵體系。針對(duì)發(fā)酵原料、發(fā)酵溫度、碳氮比以及接種物4個(gè)方面對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響進(jìn)行考察,通過(guò)產(chǎn)氣量對(duì)比,得到最優(yōu)的厭氧發(fā)酵體系：調(diào)節(jié)預(yù)處理后的玉米秸稈pH=6-7,加入尿素使得體系碳氮比在25：1,加入50m1沼液,在36℃恒溫條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵。 最后,考察重金屬離子對(duì)發(fā)酵體系的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),發(fā)酵過(guò)程中的微生物對(duì)環(huán)境非常敏感。當(dāng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣平穩(wěn)時(shí),沼液中的重金屬濃度偏低,而發(fā)酵受到抑制甚至中毒時(shí),沼液中的重金屬濃度較高。重金屬對(duì)消化過(guò)程所引起的毒性主要取決于其存在形態(tài)：沉淀態(tài)的重金屬對(duì)生物系統(tǒng)沒(méi)有影響,而溶解態(tài)的重金屬離子在厭氧發(fā)酵過(guò)程起到了抑制的作用,體系中溶解態(tài)的金屬離子不僅與加入量有關(guān),也與體系本身使金屬離子形成沉淀(即緩沖能力)有關(guān)。厭氧發(fā)酵體系中加入重金屬,體系仍能產(chǎn)氣,說(shuō)明厭氧體系中有碳酸鹽和硫化物使重金屬生成沉淀,其毒性得到掩蔽。但這種能力十分有限,當(dāng)體系中重金屬濃度達(dá)到一定時(shí),沼液中存在大量可溶的重金屬離子對(duì)厭氧微生物產(chǎn)生了不良影響,微生物細(xì)菌中毒,從而抑制了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。發(fā)酵體系中可容許的重金屬濃度分別為Cd2+:5mg/L、Hg2+:2.5mg/L。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 厭氧發(fā)酵 預(yù)處理 重金屬離子
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ920.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-34
• 1.1 前言11-12
• 1.2 秸稈的組分成分及其特性12-15
• 1.2.1 纖維素12-13
• 1.2.2 半纖維素13-14
• 1.2.3 木質(zhì)素14-15
• 1.3 秸稈的處理現(xiàn)狀及在利用中存在的問(wèn)題15-20
• 1.3.1 直接燃燒15-16
• 1.3.2 秸稈氣化處理16-17
• 1.3.3 秸稈固化成型處理17-18
• 1.3.4 秸稈燃料乙醇技術(shù)18-19
• 1.3.5 秸稈沼氣(厭氧發(fā)酵)處理19-20
• 1.4 厭氧發(fā)酵20-32
• 1.4.1 厭氧發(fā)酵概述20-21
• 1.4.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的主要機(jī)理21-22
• 1.4.3 厭氧消化的三個(gè)過(guò)程22-23
• 1.4.4 厭氧發(fā)酵預(yù)處理23-28
• 1.4.5 厭氧發(fā)酵的影響因素28-32
• 1.5 選題目的及意義32
• 1.6 本課題研究的主要內(nèi)容32-34
• 第2章 實(shí)驗(yàn)用品與方法34-43
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器34-37
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及材料34
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及裝置34-36
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)流程36-37
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法37-40
• 2.2.1 原料預(yù)處理37-38
• 2.2.2 秸稈厭氧發(fā)酵體系的構(gòu)建38-39
• 2.2.3 重金屬離子與厭氧發(fā)酵的相互作用39-40
• 2.3 檢測(cè)方法40-43
• 2.3.1 對(duì)產(chǎn)氣量的檢測(cè)40
• 2.3.2 對(duì)COD的檢測(cè)40-42
• 2.3.3 對(duì)秸稈的電鏡掃描檢測(cè)42
• 2.3.4 對(duì)秸稈的紅外光譜檢測(cè)42
• 2.3.5 對(duì)秸稈的熱重分析42
• 2.3.6 元素分析42-43
• 第3章 不同預(yù)處理對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵的影響43-63
• 3.1 酸堿預(yù)處理對(duì)秸稈的影響43-47
• 3.1.1 秸稈的紅外光譜分析43-45
• 3.1.2 酸堿預(yù)處理對(duì)COD及COD去除率的影響45-46
• 3.1.3 酸堿預(yù)處理對(duì)日產(chǎn)氣量及累計(jì)產(chǎn)氣量的影響46-47
• 3.2 不同堿量預(yù)處理對(duì)秸稈的影響47-53
• 3.2.1 秸稈的紅外光譜分析47-48
• 3.2.2 不同堿量預(yù)處理對(duì)TG的影響48-50
• 3.2.3 不同堿量預(yù)處理對(duì)COD及COD去除率的影響50-51
• 3.2.4 不同堿量預(yù)處理對(duì)日產(chǎn)氣量及累計(jì)產(chǎn)氣量的影響51-53
• 3.3 不同預(yù)處理時(shí)間對(duì)秸稈的影響53-56
• 3.3.1 秸稈的紅外光譜分析53-54
• 3.3.2 不同預(yù)處理時(shí)間對(duì)COD及COD去除率的影響54
• 3.3.3 不同預(yù)處理時(shí)間對(duì)日產(chǎn)氣量及累計(jì)產(chǎn)氣量的影響54-56
• 3.4 不同預(yù)處理方式對(duì)秸稈的影響56-61
• 3.4.1 秸稈的紅外光譜分析56-57
• 3.4.2 不同預(yù)處理方式對(duì)秸稈結(jié)構(gòu)的影響57-58
• 3.4.3 不同預(yù)處理方式對(duì)TG的影響58-61
• 3.4.4 不同預(yù)處理方式對(duì)COD及COD去除率的影響61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 第4章 厭氧發(fā)酵體系的構(gòu)建63-72
• 4.1 不同原料種類對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響63-65
• 4.2 不同發(fā)酵溫度對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響65-66
• 4.3 不同碳氮比對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響66-68
• 4.4 不同接種物對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第5章 重金屬離子與厭氧發(fā)酵的相互作用72-80
• 5.1 不同重金屬對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響72-77
• 5.1.1 Cd~(2+)對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響72-74
• 5.1.2 Hg~(2+)對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響74-77
• 5.2 厭氧發(fā)酵對(duì)重金屬分布形態(tài)的影響77-78
• 5.3 本章小結(jié)78-80
• 第6章 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-89
• 致謝89

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利用厭氧發(fā)酵技術(shù)綜合治理畜牧業(yè)污染的探討    錢午巧;包武;陳彪;林代炎;盧濟(jì)事;

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