铜盐、铬盐对芦苇和牛粪混合厌氧发酵的影响

发布时间：2020-07-07 19:51

【摘要】：在能源不足和环境污染的背景下,湿地修复植物的能源化利用备受关注,利用湿地植物营养体进行沼气厌氧发酵、制备生物能源具有重要的现实意义。本研究以芦苇秸秆和牛粪作为发酵原料,在中温37.0±1.0oC条件下开展厌氧发酵实验,研究了添加铜盐和铬盐对生物能源产气特性、过程稳定性、原料降解以及酶活性的影响,探讨了金属盐对厌氧发酵的作用机理。主要结论如下:(1)铜盐提前了产气高峰,对累积产气量有低促高抑的作用,低浓度铜盐(30mg Cu/L)处理组获得最高累积产气量158.82 m L/g TS,比空白对照组高43.62%;高浓度铜盐(500 mg Cu/L)处理组的累积产气量最低,为33.77 mL/g TS,比空白对照组低69.46%。厌氧发酵实验的pH值存在先降低后恢复升高最后保持平稳或略上升的趋势,低浓度铜盐加快pH值的降低和回升;高浓度铜盐延缓pH值的降低和回升。高浓度铜盐抑制挥发性脂肪酸(VFA)浓度的升高和消耗,低浓度铜盐促进VFA浓度的升高和消耗,且产气高峰期时,低浓度铜盐促进辅酶F_(420)和脱氢酶活性。低浓度铜盐处理组的产气量高是由于低中浓度铜盐对辅酶F_(420)和脱氢酶活性的促进作用;高浓度铜盐处理组的产气量低是由于高浓度铜盐不仅抑制VFA浓度的升高,而且抑制VFA浓度的消耗。(2)铬盐的添加有效促进产气高峰的到来,对累积产气量有促进作用,铬盐浓度越低,累积产气量越大。低浓度铬盐(30 mg Cr/L)处理组获得最高累积产气量131.60 mL/g TS,比空白对照组高14.85%。铬盐组的pH值变化趋势与铜盐组类似,即先降低再升高后平稳,各浓度铬盐均延缓pH值的降低,促进pH值的回升,铬盐浓度越高,其延缓和促进作用越明显。低浓度铬盐对VFA浓度的升高有抑制作用,对脱氢酶影响不明显,对辅酶F_(420)有促进作用;中浓度铬盐对辅酶F_(420)有抑制作用,对脱氢酶有促进作用。低中浓度铬盐对辅酶F_(420)和脱氢酶的促进作用是其产气量提高的主要原因。本研究探索了铜盐和铬盐对厌氧发酵过程的影响,揭示了芦苇秸秆和牛粪混合厌氧发酵体系的变化过程,研究结果对湿地植物资源化利用与生物质发酵工艺优化具有指导意义。
【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】：2017
【分类号】：X71
【图文】：

技术路线图

发酵系统,不锈钢

华北电力大学硕士学位论文海洋格生物工程设备有限公司生产的发采用自动搅拌不锈钢发酵系统，型号：系统、pH/ORP 检测系统及控制软件系管。整个系统的辅助设备有水箱、电极积为20 L，温控范围为5.0-65.0oC，pH控0-2000 mV。

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华北电力大学硕士学位论文显高于 U3，该阶段各组累积产气量比较 U1>U2>CK>U3。在厌氧发酵的后，U2、U3 处理组的累积产气量趋于平稳，CK、U1 处理组的累积产气微上升趋势，U1 组的上升趋势尤为明显。各组分别于第 25 天、第 28 天和第 23 天约达到相应的总产气量的 90%，说明适当浓度的铜盐可以促进，缩短厌氧发酵的周期，而高浓度的铜盐会抑制产气。一般在实际生产中量达到总产气量的 90%以上即可认为发酵基本完成，所用时间 T90记为 ]，因此，从周期长短判断，铜盐中添加量（U2）更适合于实际应用。

【参考文献】