猪场粪污厌氧发酵过程解析及沼液处理工艺研究

发布时间：2020-05-16 06:29

【摘要】：畜禽养殖污染是我国主要的农业面源污染之一,也是国家“十三五”水污染防治行动计划重点解决的问题之一。目前,针对畜禽养殖粪污处理,全国范围内已建成大量沼气发酵工程,但关注焦点基本在于沼气产能,对沼液的认识还有待进一步提高。沼液成分与厌氧发酵产沼气密切相关,对厌氧发酵过程进行解析,有利于了解沼液成分组成及其后续相关处理工艺研究。因此,本课题将猪场粪污作为研究对象,通过对比研究方法,探讨了中温(37±1°C)和常温(20°C)条件下,厌氧发酵产沼气过程中猪场粪污在固相、液相、气相的转变情况,同时借助GC-MS、FTIR和高通量测序等技术对猪场粪污厌氧发酵过程中的物质成分、微生物群落结构变化情况进行深入解析,并初步探讨了沼液的相关处理工艺研究。本论文得出以下主要结论:(1)厌氧发酵受温度影响非常大,常温条件(20°C)下发酵会造成后续的沼液处理困难,建议猪场粪污不经厌氧发酵处理过程。(2)当发酵底物浓度TS为5%时,中温发酵体系产气持续时间可达2个月,COD和TP的最终去除率可分别达35.38%和58.90%,TS和VS的最终去除率可分别达41.14%和61.03%,产气量可达246.14mL/(g·VS),但氨氮浓度持续增长,最高值达到2700mg/L。(3)中温发酵后沼液成分主要是酮类、烷烃类、胺类、醇类、酯类等物质,其中可溶性有机物(DOM)主要包括碳水化合物、脂肪烃、芳香烃、多糖类、蛋白质以及腐殖酸。(4)当氨氮浓度达2500mg/L时,中温发酵体系中第七产甲烷古菌属(Methanomassiliicoccus)逐步取代甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)成为占比最高的菌群,说明第七产甲烷古菌属有较强的耐氨能力;此外,第七产甲烷古菌属为甲基营养型产甲烷菌,而甲烷短杆菌属为氢营养型产甲烷菌,发酵体系的产甲烷途径有逐渐由H_2/CO_2产甲烷途径向H_2还原甲基化合物产甲烷途径转变的趋势。(5)组合工艺MAP+填料床+SBR法和填料床+加碱预曝气+厌氧铁碳生物床+SBR法均能将猪场粪污沼液的COD、氨氮、TP和SS等指标处理达到《畜禽养殖业污染物排放标准》,具有一定的可推广性。
【图文】：

厌氧发酵,气浴,取样针,集气瓶

1—取样针 2—导气管 3—发酵瓶 4—气浴摇床 5—集气瓶 6—集水瓶图 2.1 厌氧发酵装置示意图Fig.2.1 Diagram of anaerobic fermentation unit图 2.1 所示为本实验所用自制厌氧发酵装置示意图。将有效容积为 1.5L 的

维恩图,微生物菌群,发酵液,样品

图 3.2 发酵液样品微生物菌群维恩图g.3.2 Venn diagram of microbial flora of fermented liquid sam进行归类及比对分析可知，，在门的分类水平上，产haeota)占比相当之高，超过了 99%，表 3.8 和表 3.9
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713

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