蔬菜廢棄物沼氣發(fā)酵工藝條件及沼氣發(fā)酵殘余物綜合利用技術的研究

【摘要】： 蔬菜廢棄物產生量大,有機物和水分含量高,如果不經(jīng)過合理處置會造成資源浪費和環(huán)境污染。目前,國內外研究與開發(fā)應用的蔬菜廢棄物集中處理技術主要包括填埋、焚燒、堆肥、飼料化和厭氧消化技術。與其它技術相比,厭氧消化技術在有效實現(xiàn)蔬菜廢棄物的無害化、減量化、資源化上占據(jù)優(yōu)勢,但利用厭氧消化技術處理蔬菜廢棄物仍是一項新技術,對于其厭氧消化工藝條件的研究對蔬菜廢棄物的資源化處理具有深遠意義;同時厭氧消化的意義不僅僅在于其能量的回收,其殘余物的綜合利用也具有極為重要的意義。本課題結合上海市科委重大科技攻關項目(05dzl2010)“崇明島生物質能循環(huán)型應用技術的研究與示范——沼氣工程子課題”,通過蔬菜廢棄物沼氣發(fā)酵工藝參數(shù)的研究,探索蔬菜廢棄物進行資源化利用的新途徑,通過對沼氣發(fā)酵殘余物綜合利用技術的研究,為有機生物肥的開發(fā)利用提供參考,實現(xiàn)生物質能的多層次循環(huán)利用。 1.以廢棄的甘藍菜葉為發(fā)酵原料,在實驗室自行設計的小型沼氣發(fā)酵裝置上進行了厭氧發(fā)酵試驗,通過具有代表性的接種物濃度(20%,30%,50% )、添加微量金屬元素(Fe2+、Co2+、Ni2+)、反應的溫度(常溫,35±1℃,55±1℃)三個影響因素的試驗研究結果表明,接種物濃度為30%的實驗組在整個發(fā)酵期間揮發(fā)酸含量、氨態(tài)氮含量以及pH值都在正常范圍內,且優(yōu)于其他兩組;總產氣量和最高甲烷含量分別為7790.81ml和42.814%,明顯高于其他兩組及空白組實驗。因此,接種量為30%的實驗組更符合蔬菜廢物厭氧發(fā)酵特性,保證系統(tǒng)的順利運行。在消化基質、消化時間及其他條件相同的情況下,添加微量金屬元素Fe、Co、Ni使產氣量增加了37.11%,甲烷百分含量提高了40.34%,同時比不添加微量金屬元素的實驗組提前4d結束反應。因此,添加適量的金屬離子(Fe2+、Co2+、Ni2+)可加快厭氧反應速率,對厭氧系統(tǒng)菌種的生長、繁殖有較大的促進作用。中溫條件(35±1℃)實驗組的揮發(fā)酸含量、氨態(tài)氮含量以及pH值都在正常范圍內,且優(yōu)于其他兩組;總產氣量為5892ml比高溫條件(55±1℃)實驗組的總產氣量4136ml高出42.5%;最高甲烷含量為77.8%比高溫條件(55±1℃)實驗組的甲烷含量72.3%和常溫實驗組的甲烷含量65.3%分別高出7.6%和19.1%。因此,中溫條件(35±1℃)適合于蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵產氣。 2.采用田間試驗方法研究了施用沼氣發(fā)酵殘余物不同處理對小白菜產量、品質和土壤養(yǎng)分含量的影響。試驗結果表明:小白菜產量以施沼氣發(fā)酵殘余物低量處理的最高,單產為1364.31 kg/(667m2),與對照相比增幅為23%;從品質指標來看,小白菜的維生素C含量以施沼氣發(fā)酵殘余物高量處理最佳,維生素C含量達35.621 mg/(100g),比對照增加了44.948%,極顯著于其他處理;小白菜的可溶性糖含量以沼氣發(fā)酵殘余物低量處理最好,可溶性糖含量為219.307 mg/kg,比對照增加24.032%;小白菜的硝酸鹽含量以施沼氣發(fā)酵殘余物中量處理最低,為4.63 mg/kg,與對照的降幅為52.23%。施用沼氣發(fā)酵殘余物后,土壤中的速效鉀、速效磷和堿解氮含量均比對照增加,且以沼氣發(fā)酵殘余物高量處理最好;沼氣發(fā)酵殘余物各處理的土壤pH值都比對照處理的低,說明其可降低土壤的堿性,使土壤pH值接近中性有積極作用,其中沼氣發(fā)酵殘余物高量處理的土壤pH值最低。因此,施用沼氣發(fā)酵殘余物可提高蔬菜的產量和品質,改善土壤的理化性質。 3.通過沼液與水不同比例配比追肥的試驗,研究了沼液不同施用濃度對小白菜生物學性狀、產量和品質的影響。試驗結果表明:沼液作為一種有機肥,其豐富的養(yǎng)分含量有助于改善小白菜的生物學性狀,在苗期后第35d,施用沼液低量處理的小白菜的葉片寬、葉片長和葉柄長比其他各處理高,分別為50.37mm,58.17mm,26.34mm;沼液中量處理的小白菜的葉片數(shù)為9.6片,高于其他各處理。施用沼液顯著提高了小白菜的產量,其中沼液高量處理產量最高,達730.921 kg/(667 m2),增產97.74%。施用沼液明顯提高了小白菜的維生素C含量和可溶性糖含量,其中以沼液中量處理最好,維生素C含量達20.48 mg(/100g),比對照增高30.20%;可溶性糖含量為22.94 mg/kg,增幅為65.512%。施用沼液還降低了小白菜的硝酸鹽含量,以沼液高量處理的降低幅度最大,硝酸鹽含量為44.627 mg/kg,降幅為13.85%。該研究為沼液作為肥料生產無公害蔬菜提供了參考。 4.通過室內藥效測定和盆栽藥效試驗,利用菜青蟲(Pieris rapae L.)作為試驗對象,對沼液防治菜青蟲的效果進行了研究。試驗結果表明,綜合考慮殺蟲效果和安全性,試驗所用的5種藥劑中,添加煤油和洗衣粉的沼液混合物(Ⅳ)是防治菜青蟲最好的殺蟲劑,在室內藥效測定中藥后24,72h菜青蟲的死亡率分別為70.00%和93.33%;在盆栽藥效試驗中藥后1,3,5,7d的防效分別為77.55%,88.35%,93.64%和96.52%。 【關鍵詞】：蔬菜廢棄物 厭氧發(fā)酵 沼氣發(fā)酵殘余物 小白菜 綜合利用
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-49
• 1.1 引言16-18
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀18-24
• 1.2.1 蔬菜廢棄物處理方法研究18-21
• 1.2.2 蔬菜廢棄物厭氧消化反應器的研究21-24
• 1.3 厭氧消化處理技術概述24-43
• 1.3.1 厭氧消化的基本原理24-29
• 1.3.2 厭氧發(fā)酵的工藝類型29-31
• 1.3.3 厭氧消化的工藝條件31-41
• 1.3.4 厭氧消化技術的優(yōu)點和不足41-43
• 1.4 沼氣發(fā)酵殘余物的綜合利用43-48
• 1.4.1 沼氣發(fā)酵殘余物的主要成分43-44
• 1.4.2 沼氣發(fā)酵殘余物綜合利用狀況44-48
• 1.5 本論文的研究意義和主要內容48-49
• 1.5.1 本論文的研究意義48
• 1.5.2 本論文的主要研究內容48-49
• 第二章 蔬菜廢棄物沼氣發(fā)酵工藝條件的研究49-92
• 2.1 試驗材料和原料性質49
• 2.2 試驗主要儀器49-50
• 2.3 試驗裝置簡介50-51
• 2.4 測定項目與方法51-59
• 2.4.1 總固體濃度(TS)51-52
• 2.4.2 揮發(fā)性固體（VS）52-53
• 2.4.3 含水率53
• 2.4.4 揮發(fā)性有機酸(VFA)53-55
• 2.4.5 氨態(tài)氮55-57
• 2.4.6 pH 值57
• 2.4.7 產氣量57
• 2.4.8 氣體成分57-59
• 2.4.9 產氣率59
• 2.5 數(shù)據(jù)分析方法59-60
• 2.6 接種物對蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵的影響研究60-69
• 2.6.1 引言60
• 2.6.2 接種物60
• 2.6.3 試驗設計60-61
• 2.6.4 結果與分析61-69
• 2.6.5 小結69
• 2.7 微量元素對蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵的影響研究69-80
• 2.7.1 引言69-70
• 2.7.2 接種物馴化70-71
• 2.7.3 試驗設計71
• 2.7.4 結果與分析71-79
• 2.7.5 小結79-80
• 2.8 溫度對蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵的影響研究80-92
• 2.8.1 引言80-81
• 2.8.2 接種物81
• 2.8.3 試驗設計81-82
• 2.8.4 結果與討論82-91
• 2.8.5 小結91-92
• 第三章 沼氣發(fā)酵殘余物作基肥對小白菜產量、品質及土壤養(yǎng)分含量的影響92-123
• 3.1 引言92
• 3.2 材料與方法92-113
• 3.2.1 供試材料92-93
• 3.2.2 試驗設計93
• 3.2.3 測試項目與方法93-113
• 3.3 數(shù)據(jù)分析方法113-114
• 3.4 結果與分析114-121
• 3.4.1 不同施肥處理對小白菜產量的影響114-115
• 3.4.2 不同施肥處理對小白菜品質的影響115-118
• 3.4.3 不同施肥處理對土壤養(yǎng)分含量的影響118-121
• 3.5 本章小結121-123
• 第四章 沼液追肥對小白菜生物學性狀、產量和品質的影響123-135
• 4.1 引言123
• 4.2 材料與方法123-125
• 4.2.1 供試材料123-124
• 4.2.2 試驗設計124
• 4.2.3 田間調查和室內分析測定124-125
• 4.3 數(shù)據(jù)分析方法125
• 4.4 結果分析125-133
• 4.4.1 不同沼液施用濃度對小白菜生物學性狀的影響125-129
• 4.4.2 不同沼液施用濃度對小白菜產量的影響129-130
• 4.4.3 不同沼液施用濃度對小白菜品質的影響130-133
• 4.5 本章小結133-135
• 第五章 施用沼液防治菜青蟲的試驗研究135-140
• 5.1 引言135
• 5.2 材料與方法135-136
• 5.2.1 供試作物與防治對象135
• 5.2.2 供試藥劑135-136
• 5.2.3 試驗方法136
• 5.3 數(shù)據(jù)分析方法136-137
• 5.4 結果與分析137-139
• 5.4.1 菜青蟲室內藥效測定結果分析137-138
• 5.4.2 菜青蟲盆栽藥效試驗結果分析138-139
• 5.5 本章小結139-140
• 第六章 結論與建議140-144
• 6.1 主要結論140-142
• 6.2 存在的問題與建議142-144
• 參考文獻144-154
• 附錄Ⅰ154-156
• 附錄Ⅱ156-158
• 致謝158-159
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文159-162
• 上海交通大學學位論文答辯決議書162

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有機與無機肥料配合對番茄產量和品質的影響    初厚莉;葉政;

我國設施農業(yè)現(xiàn)狀分析    閆世霞

我國溫室園藝生產現(xiàn)狀及發(fā)展對策    鐘曉紅,張秋明,黃遠飛

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沼氣發(fā)酵對屠宰場混合物的實驗研究    阮越強;馬煜;張無敵;尹芳;徐銳;李建昌;陳玉保;劉士清;

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沼氣發(fā)酵在生態(tài)農業(yè)中的應用    李順鵬;何健;崔中利;

小桐子種子半連續(xù)沼氣發(fā)酵的實驗研究    薛文俊;馬煜;張無敵;尹芳;徐銳;劉士清;李建昌;陳玉保;何福全;

象糞中溫發(fā)酵產沼氣的實驗研究    楊斌;馬煜;張無敵;徐銳;尹芳;陳玉保;李建昌;劉士清;

黑曲霉處理稻草秸稈提高沼氣發(fā)酵產氣率的研究    胡曉明;張無敵;高正卿;何桂源;陳勇;和智明;

香蕉桿厭氧發(fā)酵產沼氣的實驗研究    張嘯;楊斌;馬煜;徐銳;尹芳;李建昌;陳玉保;劉士清;張無敵;

NaOH預處理對水稻秸稈沼氣發(fā)酵的影響    覃國棟;劉榮厚;孫辰;

沼氣發(fā)酵在生態(tài)農業(yè)中的應用    林國慶;

創(chuàng)造適宜的沼氣發(fā)酵環(huán)境    夏娥兒

沼氣發(fā)酵 細節(jié)問題要處理好    成安一中 程增亮

應重視沼氣發(fā)酵原料預處理    唐山市豐潤區(qū)新能源辦公室 曹新庭

如何制備沼氣發(fā)酵接種物    鞏存忠

高平沼氣秸稈氣建設穩(wěn)步推進    張淵夫李強

頭枕青山不燒柴    熊云

沼肥是個寶 切莫浪費了    通訊員 肖淋文

點燃富民藍色火焰    司勇

見識“沼氣豬圈”    本報記者　 李先昭 本報通訊員　 張軍

沼液在種植業(yè)中的應用    

農村沼氣生態(tài)校園模式及其綜合效益評價研究    王蘭英

利用兩種大型海藻制備生物能源的探索研究    馮大偉

混合原料沼氣厭氧發(fā)酵影響因素分析及工藝優(yōu)化    王曉嬌

沼氣發(fā)酵及分離提純技術研究    譚風光

餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵特性研究    常國璋

低溫沼氣發(fā)酵優(yōu)良菌系的篩選及優(yōu)勢菌群分析    孔維濤

太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)研究    杜雙力

消毒劑對沼氣發(fā)酵影響的試驗研究    張京景

高溫菌糠沼氣發(fā)酵的初探及產甲烷菌的分離    路子佳

棉稈預處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究    白云

棉稈預處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究    白云

預處理對小麥秸稈糖化及沼氣發(fā)酵的影響    楊興華

新疆沼氣發(fā)酵及其綜合利用技術研究    邱桃玉