薯類酒糟發(fā)酵制沼氣的研究

【摘要】： 沼氣厭氧發(fā)酵受很多因素的影響,最主要的因素是溫度、接種量、pH、碳氮比等。適宜的溫度有利于微生物的生長(zhǎng)繁殖,而一定量的接種量是保證發(fā)酵的前提,適宜的酸堿度才能有利于微生物的生長(zhǎng),過(guò)酸、過(guò)堿都將阻止微生物的生長(zhǎng)或死亡。 本試驗(yàn)對(duì)三薯(紅薯、木薯、馬鈴薯)酒糟的微生物和工藝條件進(jìn)行研究,主要的研究方法、內(nèi)容、結(jié)果和意義如下： 1.通過(guò)常規(guī)的檢測(cè)和分析方法,對(duì)三薯酒糟理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)三薯酒糟中蛋白質(zhì)和纖維素的含量較高,蛋白質(zhì)含量馬鈴薯(37.8413%)木薯(32.1415%)紅薯(27.5721%)；纖維素的含量紅薯(28.5020%)木薯(24.6956%)馬鈴薯(18.9092%)；總糖含量紅薯(9.8078%)木薯(7.0764%)馬鈴薯(5.0623%)；從結(jié)果了解發(fā)酵基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分,從而為發(fā)酵做好前提準(zhǔn)備。 2.通過(guò)測(cè)定紅薯酒糟不同條件下的產(chǎn)氣率(以每克干物質(zhì)的產(chǎn)氣量表示),來(lái)發(fā)現(xiàn)不同因素對(duì)產(chǎn)氣率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在pH7.0,接種量30%,溫度為30℃、35℃、40℃、45℃的條件下,45℃的產(chǎn)氣率最高,為74.1856mL/g。在pH7.0,溫度45℃,接種量分別為20%、30%、40%、50%的條件下,50%接種量的產(chǎn)氣率最高,為124.1447mL/g。在溫度45℃,接種量40%,pH為6.0-9.5的條件下,pH8.0的產(chǎn)氣率最高,為173.0364mL/g。3.甲烷含量的分析采用導(dǎo)津GC2010氣相色譜進(jìn)行檢測(cè),在紅薯酒糟發(fā)酵過(guò)程中單因素的45℃,50%接種量,pH為7.5時(shí)的甲烷平均百分量最高,分別為60.6724%,66.3670%,72.2646%。 4.紅薯酒糟厭氧發(fā)酵時(shí),固定發(fā)酵時(shí)間為40d,對(duì)溫度、接種量和pH三因素進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn),得到總產(chǎn)氣率、COD (Chemical oxygen demand,化學(xué)需氧量)降低率和甲烷百分量的最佳條件為：A3B2C2,即溫度為45℃,接種量為40%,pH為8.0,發(fā)酵時(shí)間為40d。通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn),得到總產(chǎn)氣率、COD降低率和甲烷百分量分別為205.2675mL/g、59.82%和67.7459%。5.對(duì)紅薯、木薯、馬鈴薯酒糟的產(chǎn)氣率、pH、NH4+-N (Amino nitrogen,氨基態(tài)氮)和VFA (Total volatile fatty acids,總揮發(fā)性脂肪酸)進(jìn)行對(duì)比分析。分析表明：最佳溫度、最佳接種量、最佳pH時(shí)；紅薯酒糟最佳pH時(shí)產(chǎn)氣率最高,為173.0364mL/g；pH在后期維持在7.5；NH4+-N在800mg/L～1000mg/L之間；VFA在400mg/L～1200mg/L之間。木薯酒糟最佳pH時(shí)產(chǎn)氣率最高,為190.5353mL/g；pH在后期維持在7.0；NH4+-N在400mg/L～1000mg/L之間；VFA在100mg/L～1000mg/L之間。馬鈴薯酒糟最佳pH時(shí)產(chǎn)氣率最高,為169.2110mL/g；pH在后期維持在7.5；NH4+-N在1100mg/L～1700mg/L之間；VFA在300mg/L～1200mg/L之間。 6.對(duì)三薯的最佳溫度、最佳接種量、最佳pH總甲烷產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比發(fā)現(xiàn)：紅薯酒糟最佳pH的最高,為4905.4583mL；木薯酒糟最佳接種量的最高,為4316.1928mL；馬鈴薯酒糟最佳pH的最高,為4922.8880mL 7.在紅薯酒糟中溫發(fā)酵時(shí),微生物采用系列稀釋試管培養(yǎng)液培養(yǎng),以MPN法計(jì)數(shù),結(jié)果查三管最大或然數(shù)表。測(cè)得好氧產(chǎn)酸菌、好氧氨化菌、厭氧產(chǎn)酸菌、厭氧氨化菌和厭氧纖維素菌在45℃時(shí)生長(zhǎng)、繁殖的速度最快。 【關(guān)鍵詞】：酒糟 厭氧發(fā)酵 COD值 產(chǎn)氣率 甲烷
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 文獻(xiàn)綜述13-25
• 1 選題背景13-15
• 1.1 利用生物質(zhì)能源的意義13-14
• 1.1.1 煤炭、石油、天然氣的利用現(xiàn)狀13
• 1.1.2 沼氣的利用現(xiàn)狀和前景13-14
• 1.2 利用薯類(紅薯、木薯、馬鈴薯)生產(chǎn)燃料乙醇的意義14-15
• 1.2.1 三薯的分布、成分與利用現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 三薯生產(chǎn)燃料乙醇的意義15
• 1.2.3 薯類酒糟生產(chǎn)沼氣的可行性15
• 1.2.3.1 薯類酒糟的現(xiàn)狀15
• 1.2.3.2 酒糟的綜合利用15
• 2 沼氣的工藝條件及應(yīng)用概況15-18
• 2.1 沼氣發(fā)酵現(xiàn)狀15-16
• 2.1.1 沼氣發(fā)酵的微生物15-16
• 2.1.2 沼氣發(fā)酵的階段16
• 2.2 沼氣工藝條件的優(yōu)化16-18
• 2.2.1 鉀、鈉、鈣、鎂、磷的添加16
• 2.2.2 微量元素的添加16-17
• 2.2.3 吸附劑、螯合劑及染料的添加17
• 2.2.4 預(yù)處理和酶的添加17-18
• 2.2.5 煤炭、堿性物質(zhì)的添加18
• 2.2.6 液料、麩皮的添加18
• 3 產(chǎn)甲烷菌的研究及應(yīng)用概況18-23
• 3.1 產(chǎn)甲烷菌的研究概況18-20
• 3.2 產(chǎn)甲烷菌的分類20-21
• 3.2.1 嗜冷產(chǎn)甲烷菌20
• 3.2.2 嗜溫和嗜熱產(chǎn)甲烷菌20-21
• 3.2.3 極端嗜熱產(chǎn)甲烷菌21
• 3.3 產(chǎn)甲烷菌的分離、篩選、鑒定和純化21-23
• 3.3.1 產(chǎn)甲烷菌分離的環(huán)境21
• 3.3.2 產(chǎn)甲烷菌的分離、篩選和鑒定21-22
• 3.3.3 產(chǎn)甲烷菌的純化22-23
• 4 前景展望23
• 5 立題意義及研究?jī)?nèi)容23-25
• 5.1 立題意義23-24
• 5.2 研究?jī)?nèi)容24-25
• 5.2.1 三薯酒糟成分的測(cè)定24
• 5.2.2 紅薯酒糟沼氣發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)氣率、pH、NH4~+-N和VFA的變化24
• 5.2.3 薯類酒糟沼氣發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化24
• 5.2.4 研究紅薯酒糟沼氣發(fā)酵過(guò)程中五大微生物菌群的動(dòng)態(tài)變化24-25
• 第二章 紅薯酒糟制取沼氣的工藝條件研究25-48
• 1 材料與方法25-28
• 1.1 材料與儀器25-26
• 1.1.1 紅薯酒糟25
• 1.1.2 接種物25
• 1.1.3 試驗(yàn)裝置25-26
• 1.1.4 主要儀器26
• 1.1.5 化學(xué)試劑26
• 1.2 方法26-28
• 1.2.1 日產(chǎn)氣量的測(cè)定26-27
• 1.2.2 化指標(biāo)的測(cè)定27
• 1.2.3 COD值的測(cè)定27
• 1.2.4 產(chǎn)氣率的測(cè)定27
• 1.2.5 甲烷的測(cè)定27
• 1.2.6 發(fā)酵工藝27-28
• 2 結(jié)果與分析28-46
• 2.1 三薯酒糟成分含量28-29
• 2.2 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響29-34
• 2.2.1 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響29-30
• 2.2.2 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響30-31
• 2.2.3 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵NH4+-N的影響31-32
• 2.2.4 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響32-33
• 2.2.5 溫度對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷百分量的影響33-34
• 2.3 時(shí)間對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響34-36
• 2.3.1 時(shí)間對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響34-35
• 2.3.2 時(shí)間對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響35-36
• 2.4 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響36-39
• 2.4.1 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響36-37
• 2.4.2 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響37
• 2.4.3 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵氨基態(tài)氮的影響37-38
• 2.4.4 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響38-39
• 2.4.5 接種量對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷百分量的影響39
• 2.5 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響39-43
• 2.5.1 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響39-40
• 2.5.2 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響40-41
• 2.5.3 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵NH4~+-N的影響41-42
• 2.5.4 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響42-43
• 2.5.5 pH對(duì)紅薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷百分量的影響43
• 2.6 正交試驗(yàn)43-46
• 2.7 紅薯酒糟發(fā)酵總產(chǎn)氣量和COD降低率的試驗(yàn)結(jié)果46
• 3 本章小結(jié)46-48
• 第三章 三薯酒糟制取沼氣的對(duì)比分析48-66
• 1 材料與方法48-50
• 1.1 材料與儀器48-49
• 1.1.1 三薯酒糟48
• 1.1.2 接種物48
• 1.1.3 試驗(yàn)裝置48
• 1.1.4 主要儀器48-49
• 1.1.5 化學(xué)試劑49
• 1.2 方法49-50
• 1.2.1 日產(chǎn)氣量的測(cè)定49
• 1.2.2 理化指標(biāo)的測(cè)定49
• 1.2.3 COD值的測(cè)定49
• 1.2.4 產(chǎn)氣率的測(cè)定49
• 1.2.5 甲烷含量的測(cè)定49
• 1.2.6 發(fā)酵工藝49-50
• 2 結(jié)果與分析50-63
• 2.1 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響50-54
• 2.1.1 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響50-51
• 2.1.2 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響51-52
• 2.1.3 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響52-53
• 2.1.4 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵NH4~+-N的影響53-54
• 2.1.5 最佳溫度對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷產(chǎn)量的影響54
• 2.2 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響54-58
• 2.2.1 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響54-56
• 2.2.2 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響56
• 2.2.3 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵NH4~+-N的影響56-57
• 2.2.4 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響57-58
• 2.2.5 最佳接種量對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷產(chǎn)量的影響58
• 2.3 最佳pH對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵的影響58-63
• 2.3.1 最佳pH對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響58-60
• 2.3.2 最佳pH三薯酒糟厭氧發(fā)酵pH的影響60-61
• 2.3.3 最佳pH對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵NH4~+-N的影響61-62
• 2.3.4 最佳pH對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵VFA的影響62-63
• 2.3.5 最佳pH對(duì)三薯酒糟厭氧發(fā)酵甲烷產(chǎn)量的影響63
• 3 結(jié)論63-66
• 第四章 紅薯酒糟制取沼氣過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)規(guī)律66-73
• 1 材料與方法66-68
• 1.1 材料與儀器66-67
• 1.1.1 紅薯酒糟66
• 1.1.2 接種物66
• 1.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方法66-67
• 1.1.4 主要儀器67
• 1.1.5 化學(xué)試劑67
• 1.2 培養(yǎng)基成分及檢測(cè)方法67-68
• 1.2.1 培養(yǎng)基成分67-68
• 1.2.2 檢測(cè)方法68
• 2 結(jié)果與分析68-72
• 2.1 不同發(fā)酵溫度條件下好氧產(chǎn)酸菌的變化68-69
• 2.2 不同發(fā)酵溫度條件下好氧氨化菌的變化69-70
• 2.3 不同發(fā)酵溫度條件下厭氧產(chǎn)酸菌的變化70-71
• 2.4 不同發(fā)酵溫度條件下厭氧氨化菌的變化71
• 2.5 不同發(fā)酵溫度條件下厭氧纖維菌的變化71-72
• 3 結(jié)論72-73
• 第五章 全文總結(jié)73-77
• 1 研究結(jié)果73-75
• 1.1 三薯酒糟理化指標(biāo)的結(jié)果73
• 1.2 紅薯酒糟發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)氣率、pH、NH_4~+-N和VFA的變化73
• 1.3 紅薯酒糟發(fā)酵過(guò)程中甲烷的百分量73-74
• 1.4 紅薯酒糟最佳工藝條件的確定74
• 1.5 三薯酒糟發(fā)酵效果的對(duì)比74-75
• 1.6 三薯酒糟發(fā)酵過(guò)程中甲烷產(chǎn)量75
• 1.7 紅薯酒糟發(fā)酵過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)規(guī)律75
• 2 本試驗(yàn)創(chuàng)新之處75-76
• 3 今后的研究方向76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 英文縮略詞表82-83
• 三薯酒糟沼氣成分氣相色譜圖83-85
• 致謝85-86
• 作者簡(jiǎn)介86
• 附件1 在讀期間參與的科研情況86
• 附件2 在讀期間發(fā)表論文及科研成果情況86
• 附件3 在讀期間獲獎(jiǎng)情況86

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低溫甲烷發(fā)酵中厭氧菌的培養(yǎng)與馴化技術(shù)    譚鐵鵬;

養(yǎng)殖業(yè)糞污治理與資源化利用模式探討    樓春華,段立杰,倪新崢,廖日紅

白酒糟綜合利用研究    李政一

厭氧消化中的產(chǎn)甲烷菌研究進(jìn)展    公維佳;李文哲;劉建禹;

日韓經(jīng)濟(jì)—能源—環(huán)境政策協(xié)調(diào)機(jī)制及啟示    張友國(guó);

我國(guó)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用生態(tài)工程    齊新英

單細(xì)胞蛋白工業(yè)的建立和發(fā)展    王定昌;

酒糟飼料化加工技術(shù)及設(shè)備──國(guó)產(chǎn)化DDGS生產(chǎn)工藝與設(shè)備    田柏劍

以新型高效沼氣為紐帶的畜牧場(chǎng)污水治理技術(shù)    余臻

稻田土壤對(duì)甲烷的吸收作用及其影響因素研究    張弛

有機(jī)廢棄物厭氧發(fā)酵特性的研究    周嶺

利用畜禽糞便為原料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)厭氧發(fā)酵液工藝條件的研究    姚燕

城市垃圾厭氧消化處理技術(shù)研究    喬瑋

動(dòng)植物生產(chǎn)廢棄物厭氧消化工藝研究    盧旭珍

玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)研究    唐大惠

厭氧發(fā)酵法生物制氫菌種的選育及發(fā)酵工藝的初步研究    陳宇

不同接種物對(duì)牛糞高溫厭氧發(fā)酵過(guò)程的影響    余建峰

滇池水葫蘆固液分離后的沼氣發(fā)酵研究    查國(guó)君;張無(wú)敵;尹芳;劉士清;徐銳;

地面塑料棚內(nèi)建沼氣池試驗(yàn)    劉立青;趙志剛;

干發(fā)酵工藝條件的研究    孫國(guó)朝,邵廷杰,連莉文,郭學(xué)敏,劉克鑫

厭氧流化床工藝處理奶牛場(chǎng)糞水的研究    徐靜波;黃丹纓;王淑蘭;

農(nóng)村沼氣池產(chǎn)氣率低成因及解決對(duì)策    張宗華;

20～30℃牛糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的試驗(yàn)    王麗麗;王忠江;梁俊爽;楊廣林;李文哲;

部分固體廢物的批量高溫?zé)峤庠囼?yàn)研究    錢原吉;吳占松;

太陽(yáng)能加熱沼氣反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇    丁羽;

影響農(nóng)作物秸稈產(chǎn)氣率的因素分析    

冬季利用太陽(yáng)能加熱制沼氣的實(shí)驗(yàn)研究    武磊;

利用熱管傳熱技術(shù)提高沼氣產(chǎn)氣率    袁小艷;王冬華;

大型玻璃鋼沼氣池冬季運(yùn)行效果分析—以建甌市健華豬業(yè)有限公司青州養(yǎng)殖場(chǎng)為例    徐慶賢;林斌;官雪芳;錢蕾;

從原始有機(jī)質(zhì)生物模擬產(chǎn)氣率分析柴東地區(qū)生物氣資源潛力    張英;胡國(guó)藝;李劍;李志生;

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

厭氧顆粒污泥流化床處理有機(jī)廢水的運(yùn)行特性研究    何煒;王世和;

香蕉桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實(shí)驗(yàn)研究    張嘯;楊斌;馬煜;徐銳;尹芳;李建昌;陳玉保;劉士清;張無(wú)敵;

科學(xué)家為燃料電池開(kāi)發(fā)新催化劑    

稻草箱板漿廢液厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的研究    林喬元;湯和玉;洪方;邊福英;鄭燕生;李亞麗;

不同原料配比對(duì)餐飲廢棄物高溫厭氧發(fā)酵的影響    常國(guó)璋;席新明;郭康權(quán);楊秀生;

石灰草漿蒸煮廢液厭氧消化兩段工藝中試研究    吳強(qiáng);蘭社益;汪萍;崔麗鳳;張珂;

簡(jiǎn)單添加提高沼氣產(chǎn)氣率    特約記者 王景春 記者 武驗(yàn) 通訊員 涂心海 朱新生

沼氣不產(chǎn)氣的幾個(gè)原因    武深秋

秋冬季如何提高沼氣池產(chǎn)氣率    孫振鋒

山東力促農(nóng)村可再生能源開(kāi)發(fā)    劉國(guó)光

戶用沼氣池日常運(yùn)行怎樣管    張邦明 李進(jìn)

秸稈沼氣技術(shù)應(yīng)用取得突破性進(jìn)展    師曉京

推廣秸稈沼氣看仙桃    何紅衛(wèi)覃雙鶴 謝先哲

湛河沼氣池實(shí)行物業(yè)化管理    李修樂(lè)袁新學(xué)

有機(jī)固體廢棄物熱解技術(shù)    

湛河區(qū)沼氣用戶享受“物業(yè)管理”    李修樂(lè)袁新學(xué)

城市生活垃圾填埋場(chǎng)氣體運(yùn)移規(guī)律研究    魏海云

流域水葫蘆控制與利用生態(tài)工程研究    陳彬

內(nèi)循環(huán)（IC）厭氧反應(yīng)器及處理造紙綜合廢水研究    李志建

基于提高麥秸厭氧消化性能的堿預(yù)處理方法研究及工程應(yīng)用    龐云芝

沼氣產(chǎn)業(yè)化基本理論與大中型沼氣工程資源配置優(yōu)化研究    王麗麗

城市生活固體廢棄物（MSW）的沉降變形研究    彭功勛

多孔介質(zhì)中甲烷水合物降壓分解實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬    梁海峰

水葫蘆厭氧發(fā)酵特性及工藝技術(shù)研究    葉小梅

牛糞常溫厭氧發(fā)酵特性的試驗(yàn)研究    王麗麗

秸稈類原料厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣試驗(yàn)研究    高鑫

UASB處理紅薯淀粉廢水的關(guān)鍵技術(shù)研究    褚華寧

UASB工藝處理養(yǎng)殖廢水的厭氧氨化及產(chǎn)氣率實(shí)驗(yàn)研究    房景燕

垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)氣模型研究    盧勝紅

秸稈高效沼氣發(fā)酵研究    孫麗麗

IC反應(yīng)器處理養(yǎng)殖廢水的啟動(dòng)與運(yùn)行研究    周建民

原油高壓熱解行為及動(dòng)力學(xué)研究    張斌

電力變壓器故障診斷系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)    丁博

硝基胍型產(chǎn)氣藥劑的設(shè)計(jì)及性能研究    龐梅英