复合金属厌氧发酵工艺优化及模型研究

发布时间：2020-05-13 13:51

【摘要】：针对现阶段能源匮乏和水体重金属污染严重,而用于植物修复的秸秆利用率低等问题,本文提出采用湿地优势物种芦苇进行厌氧发酵产气实验,研究重金属的添加对厌氧发酵性能的影响,确定铜、铬、锌的主次影响效果;通过建立发酵工艺参数与产气值之间的数学模型,分析复合金属对厌氧发酵的作用机制,探索最优工艺条件。主要结论如下:(1)锌盐的添加可以使产气高峰提前。锌盐对于厌氧发酵的总产气量呈低促高抑的现象。当锌盐的添加浓度为5 mg/L时,累积产气量最大,产气量为54.30 mL/g TS,高于空白组21.30%;当锌盐的添加浓度为100 mg/L时,累积产气量最小,为35.38 mL/g TS,低于空白组20.98%。(2)通过对正交试验的结果分析表明,三种金属对厌氧发酵影响作用的大小顺序为:铜铬锌。在铜盐中,当铜的浓度为15 mg/L,均数最大,产气量为34.23 mL/g TS;在铬盐中,当铬的浓度为20 mg/L,均数最大,产气量为33.18 mL/g TS;在锌盐中,当锌的浓度为3 mg/L时,均数最大,产气量为30.35 mL/g TS。三因素三水平得到的厌氧发酵产沼气最优条件为A1B1C1,即添加的浓度分别为铜15 mg/L、铬20 mg/L、锌3 mg/L时,在产气量达到43.28 mL/g TS。(3)中心组合试验设计结果显示二次模型为最佳模型。由响应曲面三维立体图和等高线图结果得出,铜与铬之间的交互作用并不显著,使产气量达到最大时的浓度大致是铜15 mg/L、铬28 mg/L;铜与锌之间的交互作用不显著,使产气量达到最大时的浓度大致是铜15 mg/L、锌3 mg/L;铬与锌之间的交互作用显著,使产气量达到最大时的最适浓度大致是铬20 mg/L、锌3 mg/L。Numerical法进行优化的结果表明,在最佳条件下,预测的置信度为95%,当铜添加的浓度为15 mg/L、铬浓度为20 mg/L和锌浓度为3 mg/L时,厌氧发酵的产气量达到最大值,其值为42.16 mL/g TS。本文研究了金属铜、铬和锌对厌氧发酵产气的影响,将数学与实验两者统一结合起来,不仅可以有效减少实验次数,还能建立数学模型,解决了现阶段芦苇牛粪厌氧发酵过程中重金属浓度添加问题,降低了实验成本,操作简单方便。本研究在资源化利用废物的同时,提高沼气工程产气率,为推广沼气工程的优化运行提供科学指导。
【图文】：

厌氧发酵,牛粪,芦苇,甲烷发酵

在厌氧发酵中被认为足极其ｆｆｉ要的。在这个阶段中，，大约７０％的ＣＲｒ来自醋酸逡逑盐｜１６＼而剩下的３０％来自出和其他电了供体对《）２的还原｜｜７１。这四个甲烷发酵逡逑阶段如图１－１所不。逡逑３逡逑

技术路线图,能源问题,华北电力大学,硕士学位论文

图１－２技术路线图逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713;TQ920.6;TB33

【相似文献】