鸡粪干式厌氧消化氨抑制解除技术研究

发布时间：2021-05-10 04:15

　　规模化养鸡业在提高生产效率的同时,也导致鸡粪在一些地区大量集中产生。这些鸡粪如不妥善处理,将会给养鸡场周边环境带来严重危害。厌氧消化（沼气发酵）技术既能降解有机污染物,又能生产清洁能源和有机肥料,是绿色环保的鸡粪处理利用手段。在实际应用中,通常采用湿式厌氧消化技术（Wet20Anaerobic20Digestion,WAD）处理鸡粪生产沼气,也就是在进料前用水将鸡粪稀释成总固体（TS）浓度小于10%的料液。在湿式厌氧消化过程中,加水稀释鸡粪不仅浪费水资源,增加料液加热能耗,而且产生大量液态发酵残余物——沼液。数量大、养分低的沼液难以在规模鸡场周边就近消纳,运往异地消纳又存在运输费用高的问题,因此,沼液的处理利用给鸡粪湿式发酵沼气工程带来了很大挑战。干式厌氧消化（Dry20Anaerobic20Digestion,DAD）具有不加水稀释和发酵残余物容易利用等优点,是较为理想的鸡粪处理沼气生产技术,已经引起了业界广泛关注。然而,从文献报道看,以往还没有成功运行的纯鸡粪干式厌氧消化小试或工程应用案例,主要是因为鸡粪中氮含量高,消化过程会产生氨抑制,导致干式厌氧消化甲烷产量降低甚至产气失败。本... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 鸡粪产量及危害
    1.2 鸡粪组成及处理方法
        1.2.1 鸡粪组成
        1.2.2 鸡粪的处理方法
    1.3 鸡粪厌氧消化
        1.3.1 厌氧消化工艺类型
        1.3.2 鸡粪干式厌氧消化的障碍
    1.4 氨抑制过程
        1.4.1 氨的生成途径
        1.4.2 氨抑制阈值
        1.4.3 氨抑制机制
        1.4.4 厌氧微生物对氨的耐受性
    1.5 缓减氨抑制的方法
        1.5.1 稀释
        1.5.2 氨吹脱
        1.5.3 混合发酵
        1.5.4 pH值和温度调节
        1.5.5 添加吸附剂
        1.5.6 补充微量元素
        1.5.7 微生物菌群驯化和生物强化
    1.6 研究的提出、研究主要内容及技术路线
        1.6.1 研究的提出
        1.6.2 研究主要内容及技术路线
第二章 接种污泥的筛选
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 污泥来源沼气工程及厌氧消化试验装置基本情况
        2.2.2 试验设计
        2.2.3 全自动甲烷潜力测试系统
        2.2.4 甲烷产生性能拟合模型
        2.2.5 微生物群落分析
        2.2.6 理化指标分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 厌氧污泥理化特性
        2.3.2 污泥残余产气潜力
        2.3.3 污泥比产甲烷活性(SMA)
        2.3.4 微生物多样性
        2.3.5 微生物群落结构
        2.3.6 氨氮耐受能力
    2.4 本章小结
第三章 鸡粪连续干式厌氧消化温度调控
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试验装置
        3.2.3 鸡粪连续干式厌氧消化试验
        3.2.4 温度冲击试验
        3.2.5 分析方法
        3.2.6 微生物群落结构分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 产气性能
        3.3.2 鸡粪干式厌氧消化体系的稳定性
        3.3.3 温度冲击对干式厌氧消化启动的影响
        3.3.4 微生物群落特征
    3.4 本章小结
第四章 添加吸附剂缓减鸡粪干式厌氧消化过程氨抑制的效果
    4.1 导言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 鸡粪连续干式厌氧消化试验
        4.2.3 分析方法
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 产气性能
        4.3.2 总固体(TS)和挥发性固体(VS)的去除
        4.3.3 总氨氮(TAN)和游离氨(FAN)的变化
        4.3.4 系统稳定性
    4.4 本章小结
第五章 添加吸附剂缓减鸡粪干式厌氧消化过程氨抑制的机制
    5.1 导言
    5.2 材料和方法
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 氨氮饱和吸附试验
        5.2.3 氨氮解吸试验
        5.2.4 分析方法
        5.2.5 微生物群落结构分析
    5.3 结果和讨论
        5.3.1 吸附剂对铵的吸附能力
        5.3.2 大分子有机物水解
        5.3.3 功能性微生物富集
        5.3.4 颗粒活性炭改善鸡粪干式厌氧消化性能的路径分析
        5.3.5 本研究的意义和应用前景
    5.4 本章小结
第六章 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]导电碳颗粒促进污泥厌氧消化及微生物种间电子传递的研究进展[J]. 姜谦,张衍,刘和.  微生物学通报. 2019(08)
[2]2018年全球肉鸡生产、贸易及产业经济政策研究报告[J]. 张怡,辛翔飞,孟凡瑞,王济民.  中国家禽. 2019(02)
[3]添加活性炭的猪粪厌氧干发酵研究[J]. 郑盼,尹芳,张无敌,赵兴玲,吴凯,王昌梅,柳静,杨红.  中国沼气. 2018(01)
[4]猪粪干式沼气发酵中试研究[J]. 徐则,邓良伟,王伸,王智勇.  中国沼气. 2016(06)
[5]互营氧化产甲烷微生物种间电子传递研究进展[J]. 张杰,陆雅海.  微生物学通报. 2015(05)
[6]不同原料配比对厌氧发酵过程中产气量VFA和脱氢酶活性的影响[J]. 张洪宾,谷洁,孙薇,高华,王小娟.  农业环境科学学报. 2012(02)
[7]减少鸡粪中臭味物质含量的措施[J]. 杨桂芹,宁志利,刘显军,田河.  中国家禽. 2006(10)
[8]辅酶F420作为厌氧污泥活性指标的研究[J]. 唐一,胡纪萃.  中国沼气. 1990(01)

博士论文
[1]高浓度鸡粪厌氧发酵产甲烷的氨抑制研究[D]. 聂红.中国石油大学(北京) 2016

硕士论文
[1]猪场废水厌氧消化液好氧处理过程酸化及其应对策略[D]. 王伸.中国农业科学院 2017



本文编号：3178659