低温沼气发酵生态调控因子及其低温辅助工艺研究
发布时间：2023-05-08 02:53
针对北方寒冷地区冬季沼气工程运行效率低、能耗大等问题，本研究一方面从微生物生理与生态调控方面进行探究，寻找能够在25℃35℃范围内，能够促进厌氧微生物产甲烷效能的促进剂；另一方面在利用洁净能源实现能源利用的高效化，减少冬季对非可再生能源的消耗。此外，探寻沼气发酵产生的沼液资源化利用新途径，减少固体废弃物的排放量，增加更大的附加价值，实现农业生产的生态建设。 通过向沼气发酵系统中投加微生物絮凝剂干粉、电气石和无机营养盐等分别考察其对产甲烷过程的影响。研究表明，微生物絮凝剂干粉有助于改变厌氧发酵菌群的结构；电气石够有效调节系统pH值，有利于产甲烷菌的生长，月平均产甲烷量分别增加了6.5%、5.4%和11.4%，在微生物菌群中TM6和RsaHF231的含量也远远高于空白样品；微量钴元素对厌氧发酵产气有一定的促进作用，在系统中投加二氯化钴浓度在6μmol/L时效果最好，高效产气阶段平均每天比空白样品多产气4.3mL，但是若浓度增加到10μmol/L时，产气率明显下降；钼酸钠的投加对产酸相微生物有明显的抑制作用，系统中加入25mmol/L和50mmol/L钼酸钠后产气率分别...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 低温产甲烷的生态因子的研究现状
1.3 沼液资源化利用的研究现状
1.4 低温产甲烷辅助工艺的研究现状
1.5 高通量测序技术应用
1.6 课题研究目的及主要内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 课题研究的目的
1.6.3 课题研究的主要内容
1.6.4 技术路线图
第2章 实验材料及方法
2.1 反应装置设计及运行
2.2 实验仪器与设备使用
2.3 气质联机检测方法
2.4 高通量测序细菌群落分析
2.4.1 DNA 提取 PCR 扩增和测序
2.4.2 序列分析
2.5 絮凝率及产量测定
2.5.1 底物及菌种选择
2.5.2 菌种的保藏、活化及培养
2.5.3 絮凝率及絮凝剂产量测量方法
2.5.4 总还原糖的测定方法
2.6 FLUENT 模拟软件与相关理论
2.6.1 Fluent 软件性能与特点
2.6.2 太阳能电池分类及原理
2.6.3 土壤的传热机理
第3章 低温产甲烷生态调控关键因子研究
3.1 生物絮凝剂干粉对于提高产气量的影响
3.1.1 生物絮凝剂干粉投加系统产气量变化
3.1.2 生物絮凝剂干粉投加系统代谢
3.1.3 生物絮凝剂干粉投加系统群落多样性分析
3.2 电气石对提高甲烷产量的影响(小瓶试验)—中温产气
3.2.1 电气石投加系统产气量变化
3.2.2 电气石投加系统代谢
3.2.3 电气石投加系统群落多样性分析
3.3 钴盐对提高产气的作用
3.3.1 钴盐投加系统产气量变化
3.3.2 钴盐投加系统代谢
3.3.3 钴盐投加系统群落多样性分析
3.4 钼酸盐调控产气中酸化现象的影响
3.4.1 钼酸盐投加系统产气量变化
3.4.2 钼酸盐投加系统代谢
3.4.3 钼酸盐投加系统群落多样性分析
3.5 本章小结
第4章 利用沼液为基质的产絮效能研究
4.1 沼液的物质组成成分分析
4.2 不同离心程度下沼液替代传统培养基的产絮效能研究
4.2.1 不同离心程度沼液的絮凝率对比
4.2.2 不同离心转数下的沼液絮凝剂产量
4.2.3 不同离心转数下的沼液总还原糖变化
4.2.4 不同离心程度沼液最优配比复合培养基产絮菌生长曲线变化
4.3 本章小结
第5章 低温辅助沼气发酵工艺初步模拟研究
5.1 沼气池加热系统热功率物理模型建立和保温层设计
5.1.1 沼气池池体尺寸的优化设计
5.1.2 沼气池加热系统工艺示意图
5.1.3 沼气池池体保温层的设计
5.1.4 物理模型
5.2 沼气池散热量的模拟与沼气池全年热负荷的计算
5.2.1 沼气池及周围土壤环境的网格划分
5.2.2 计算参数设置及边界条件确定
5.2.3 利用 Fluent 软件求解沼气池散热量的模拟结果分析
5.2.4 加热料液所需的热量
5.2.5 厌氧生物反应产热影响
5.3 低温辅助系统各主要部分初步计算
5.3.1 太阳能集热板加热系统
5.3.2 热泵机组性能系数的确定
5.3.3 土壤换热器
5.3.4 板式换热器
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3811840
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 低温产甲烷的生态因子的研究现状
1.3 沼液资源化利用的研究现状
1.4 低温产甲烷辅助工艺的研究现状
1.5 高通量测序技术应用
1.6 课题研究目的及主要内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 课题研究的目的
1.6.3 课题研究的主要内容
1.6.4 技术路线图
第2章 实验材料及方法
2.1 反应装置设计及运行
2.2 实验仪器与设备使用
2.3 气质联机检测方法
2.4 高通量测序细菌群落分析
2.4.1 DNA 提取 PCR 扩增和测序
2.4.2 序列分析
2.5 絮凝率及产量测定
2.5.1 底物及菌种选择
2.5.2 菌种的保藏、活化及培养
2.5.3 絮凝率及絮凝剂产量测量方法
2.5.4 总还原糖的测定方法
2.6 FLUENT 模拟软件与相关理论
2.6.1 Fluent 软件性能与特点
2.6.2 太阳能电池分类及原理
2.6.3 土壤的传热机理
第3章 低温产甲烷生态调控关键因子研究
3.1 生物絮凝剂干粉对于提高产气量的影响
3.1.1 生物絮凝剂干粉投加系统产气量变化
3.1.2 生物絮凝剂干粉投加系统代谢
3.1.3 生物絮凝剂干粉投加系统群落多样性分析
3.2 电气石对提高甲烷产量的影响(小瓶试验)—中温产气
3.2.1 电气石投加系统产气量变化
3.2.2 电气石投加系统代谢
3.2.3 电气石投加系统群落多样性分析
3.3 钴盐对提高产气的作用
3.3.1 钴盐投加系统产气量变化
3.3.2 钴盐投加系统代谢
3.3.3 钴盐投加系统群落多样性分析
3.4 钼酸盐调控产气中酸化现象的影响
3.4.1 钼酸盐投加系统产气量变化
3.4.2 钼酸盐投加系统代谢
3.4.3 钼酸盐投加系统群落多样性分析
3.5 本章小结
第4章 利用沼液为基质的产絮效能研究
4.1 沼液的物质组成成分分析
4.2 不同离心程度下沼液替代传统培养基的产絮效能研究
4.2.1 不同离心程度沼液的絮凝率对比
4.2.2 不同离心转数下的沼液絮凝剂产量
4.2.3 不同离心转数下的沼液总还原糖变化
4.2.4 不同离心程度沼液最优配比复合培养基产絮菌生长曲线变化
4.3 本章小结
第5章 低温辅助沼气发酵工艺初步模拟研究
5.1 沼气池加热系统热功率物理模型建立和保温层设计
5.1.1 沼气池池体尺寸的优化设计
5.1.2 沼气池加热系统工艺示意图
5.1.3 沼气池池体保温层的设计
5.1.4 物理模型
5.2 沼气池散热量的模拟与沼气池全年热负荷的计算
5.2.1 沼气池及周围土壤环境的网格划分
5.2.2 计算参数设置及边界条件确定
5.2.3 利用 Fluent 软件求解沼气池散热量的模拟结果分析
5.2.4 加热料液所需的热量
5.2.5 厌氧生物反应产热影响
5.3 低温辅助系统各主要部分初步计算
5.3.1 太阳能集热板加热系统
5.3.2 热泵机组性能系数的确定
5.3.3 土壤换热器
5.3.4 板式换热器
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：3811840
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