碳基材料对有机质厌氧消化的促进效果和作用机理
发布时间：2023-10-21 13:18
伴随着人们对环保问题的重视,生物质能源在整体能源行业中的地位日益重要。由微生物之间相互作用、通过厌氧消化产生的沼气,再经过提纯后得到的生物天然气就是其中的典型代表。但是传统的厌氧消化停滞期较长、反应体系不够稳定、底物的降解率低、产甲烷速率缓慢等问题亟待改善。近几年,研究者们发现添加碳基材料,能够在一定程度上促进厌氧消化,提高发酵底物的产甲烷性能。本文基于厌氧消化产甲烷的研究现状,设计试验,探索几种碳基材料(碳量子点(Carbon dots,简称CDs)、乙炔黑、生物炭(水热炭、热解炭))对有机物料厌氧消化的影响。根据各试验的最终产气结果、结合所用原料和碳基材料的特性,对产气促进效果及机理进行分析。得到的主要结论如下:(1)以单一原料(葡萄糖、纤维素和乙醇)作为底物,以CDs作为添加物,进行产甲烷潜力(BMP)试验研究。结果显示,与对照组相比(未添加CDs),当葡萄糖为原料时,添加1.0 g/L的氮掺杂碳量子点(N-CDs)可使最终甲烷产量提高6.6%;当纤维素为原料时,添加1.0 g/L的N-CDs可使最终甲烷产量提高15%;当乙醇为原料时,添加5.0 g/L的锌掺杂碳量子点(Zn-C...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 厌氧消化的原理
1.2 厌氧消化的影响因素
1.3 厌氧消化产甲烷的机理
1.3.1 种间H2转移
1.3.2 种间甲酸转移
1.3.3 直接种间电子传递
1.4 外源添加材料对厌氧消化的影响
1.5 研究意义及技术路线
1.5.1 研究内容及意义
1.5.2 创新点
1.5.3 技术路线
第2章 试验仪器和方法
2.1 试验所用仪器和药品
2.2 测试方法
2.2.1 TS和VS
2.2.2 pH值
2.2.3 挥发性脂肪酸(VFA)
2.2.4 沼气产量和组分
2.2.5 氨氮值
2.2.6 纤维素、半纤维素和木质素
2.2.7 微生物群落分析
2.3 数据分析与处理
第3章 碳基材料对单一原料厌氧消化的影响
3.1 前期准备
3.1.1 试验原料
3.1.2 碳基材料和接种物
3.2 以葡萄糖为原料的厌氧消化
3.2.1 试验设置
3.2.2 试验结果与讨论
3.2.3 小结
3.3 以纤维素为原料的厌氧消化
3.3.1 试验设置
3.3.2 试验结果与讨论
3.3.3 小结
3.4 以乙醇为原料的厌氧消化
3.4.1 试验设置
3.4.2 试验结果与讨论
3.4.3 小结
3.5 本章小结
第4章 碳基材料对复杂原料厌氧消化的影响
4.1 引言
4.2 试验设置
4.2.1 原料、碳基材料和接种物
4.2.2 试验设置
4.3 试验结果和讨论
4.3.1 理论甲烷产量的计算
4.3.2 碳基材料的添加对产甲烷的影响
4.3.3 厌氧消化后沼液性质变化
4.3.4 微生物群落的分布情况
4.3.5 动力学模型分析
4.3.6 微生物群落分析
4.4 本章小结
第5章 碳基材料对干式厌氧消化的影响
5.1 引言
5.2 不喷淋体系下的干式厌氧消化试验
5.2.1 原料、碳基材料和接种物
5.2.2 试验设计
5.2.3 试验结果
5.2.4 小结
5.3 喷淋体系下,干式厌氧消化预试验和碳基材料制备
5.3.1 原料和接种物
5.3.2 试验设计
5.3.3 试验结果
5.3.4 沼渣制备热解炭
5.3.5 小结
5.4 相同喷淋体系下,热解炭对干式厌氧消化的影响
5.4.1 原料、热解炭和接种物
5.4.2 试验设计
5.4.3 试验结果
5.4.4 小结
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 A 硕士研究生期间学术成果
致谢
本文编号：3855906
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 厌氧消化的原理
1.2 厌氧消化的影响因素
1.3 厌氧消化产甲烷的机理
1.3.1 种间H2转移
1.3.2 种间甲酸转移
1.3.3 直接种间电子传递
1.4 外源添加材料对厌氧消化的影响
1.5 研究意义及技术路线
1.5.1 研究内容及意义
1.5.2 创新点
1.5.3 技术路线
第2章 试验仪器和方法
2.1 试验所用仪器和药品
2.2 测试方法
2.2.1 TS和VS
2.2.2 pH值
2.2.3 挥发性脂肪酸(VFA)
2.2.4 沼气产量和组分
2.2.5 氨氮值
2.2.6 纤维素、半纤维素和木质素
2.2.7 微生物群落分析
2.3 数据分析与处理
第3章 碳基材料对单一原料厌氧消化的影响
3.1 前期准备
3.1.1 试验原料
3.1.2 碳基材料和接种物
3.2 以葡萄糖为原料的厌氧消化
3.2.1 试验设置
3.2.2 试验结果与讨论
3.2.3 小结
3.3 以纤维素为原料的厌氧消化
3.3.1 试验设置
3.3.2 试验结果与讨论
3.3.3 小结
3.4 以乙醇为原料的厌氧消化
3.4.1 试验设置
3.4.2 试验结果与讨论
3.4.3 小结
3.5 本章小结
第4章 碳基材料对复杂原料厌氧消化的影响
4.1 引言
4.2 试验设置
4.2.1 原料、碳基材料和接种物
4.2.2 试验设置
4.3 试验结果和讨论
4.3.1 理论甲烷产量的计算
4.3.2 碳基材料的添加对产甲烷的影响
4.3.3 厌氧消化后沼液性质变化
4.3.4 微生物群落的分布情况
4.3.5 动力学模型分析
4.3.6 微生物群落分析
4.4 本章小结
第5章 碳基材料对干式厌氧消化的影响
5.1 引言
5.2 不喷淋体系下的干式厌氧消化试验
5.2.1 原料、碳基材料和接种物
5.2.2 试验设计
5.2.3 试验结果
5.2.4 小结
5.3 喷淋体系下,干式厌氧消化预试验和碳基材料制备
5.3.1 原料和接种物
5.3.2 试验设计
5.3.3 试验结果
5.3.4 沼渣制备热解炭
5.3.5 小结
5.4 相同喷淋体系下,热解炭对干式厌氧消化的影响
5.4.1 原料、热解炭和接种物
5.4.2 试验设计
5.4.3 试验结果
5.4.4 小结
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 A 硕士研究生期间学术成果
致谢
本文编号：3855906
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3855906.html
教材专著
