稻草和猪粪生物降解及厌氧消化关键技术研究

发布时间：2022-04-25 21:36

　　本研究以农业废弃物稻草和猪粪为研究对象,利用前期构建的一组高效纤维素降解复合菌系对其进行生物预处理。通过研究影响稻草和猪粪生物降解的环境因子（碳氮比、料水比、氧化还原电位）,探讨了生物预处理条件下农业废弃物协同高效降解关键技术;通过考察影响厌氧消化工艺的主要因素（碳氮比、生物预处理时间、有机负荷）,比较分析生物处理后农业废弃物厌氧消化甲烷产率及关键参数变化情况,探讨了生物预处理条件下稻草和猪粪水解及其厌氧消化产甲烷效果。此外,通过对生物处理的稻草和猪粪厌氧消化过程进行动力学研究,分析比较关键动力学参数的变化情况,进一步探究了复合菌系预处理对稻草和猪粪厌氧消化的影响。研究结果如下:（1）协同生物降解结果显示:当碳氮比为16:1时,复合菌系分泌的滤纸酶活和羧甲基纤维素酶（CMC酶）酶活可达3.2和10.8 IU/mL,底物失重率高达26.2%;当初始氧化还原电位为-31 mv时,降解液内滤纸酶和CMC酶活性可达2.68和4.68 IU/mL,底物失重率达到34.2%;当料水比为11%时,降解过程中滤纸酶活和CMC酶活可达2.58和6.8 IU/mL,底物失重率达38.2%。（2）分批厌氧消... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 农业废弃物利用现状
        1.2.1 纤维质类废弃物
        1.2.2 畜禽粪便类废弃物
    1.3 纤维质材料及其预处理方法研究现状
        1.3.1 纤维质材料
        1.3.2 物理预处理法
        1.3.3 化学预处理法
        1.3.4 生物预处理法
        1.3.5 多种预处理手段结合法
    1.4 纤维素降解复合菌系研究进展
    1.5 厌氧消化
        1.5.1 水解阶段
        1.5.2 发酵酸化阶段
        1.5.3 产氢产乙酸阶段
        1.5.4 产甲烷阶段
    1.6 影响厌氧消化的因素
        1.6.1 温度
        1.6.2 pH
        1.6.3 碳氮比
        1.6.4 有机负荷
        1.6.5 水力停留时间
    1.7 本论文的研究目的、研究内容及技术路线
        1.7.1 研究目的
        1.7.2 研究内容
        1.7.3 技术路线
第二章 农业废弃物稻草和猪粪协同生物降解工艺研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 材料
        2.2.2 试验方法
        2.2.3 分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 碳氮比对稻草和猪粪协同生物降解的影响
        2.3.2 氧化还原电位(ORP)对稻草和猪粪协同生物降解的影响
        2.3.3 料水比对稻草和猪粪协同生物降解的影响
    2.4 本章小结
第三章 生物预处理条件下稻草和猪粪厌氧消化效果研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 材料
        3.2.2 蛋白胨纤维素培养基
        3.2.3 纤维素降解复合菌系的活化
        3.2.4 生物预处理
        3.2.5 厌氧消化
        3.2.6 分析方法及甲烷产量计算
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响
        3.3.2 预处理时间对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响
    3.4 本章小结
第四章 有机负荷对生物处理后稻草和猪粪厌氧消化效果的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 材料
        4.2.2 纤维素降解复合菌系的活化及稻草和猪粪生物预处理
        4.2.3 厌氧反应器的启动和运行
        4.2.4 试验设计
        4.2.5 分析方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同有机负荷对稻草和猪粪产甲烷效果的影响
        4.3.2 不同有机负荷对稻草和猪粪厌氧发酵液内代谢产物的影响
        4.3.3 不同有机负荷对厌氧消化系统稳定性的影响
    4.4 本章小结
第五章 生物预处理后稻草和猪粪厌氧消化动力学研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 材料
        5.2.2 试验设计
        5.2.3 动力学模型
        5.2.4 数据处理
        5.2.5 分析方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 厌氧消化累积甲烷产率和产甲烷速率对比
        5.3.2 厌氧消化动力学参数对比
        5.3.3 厌氧工艺参数的变化及其与甲烷产率和动力学参数的关系
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[7]农林废物堆肥化中木质纤维素降解微生物学研究[D]. 习兴梅.湖南大学 2007
[8]一种复合微生物系统的构建及其在降解稻壳纤维素中的应用研究[D]. 杨艳红.重庆大学 2003
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本文编号：3648384