绿色藤蔓厌氧发酵及沼液处理试验

发布时间：2020-04-17 18:24

【摘要】：随着中国的经济水平不断提高,蔬菜的消耗量也逐渐增多,从而带来大量的绿色藤蔓固体废弃物,由于绿色藤蔓含水率较高容易滋生腐败,仅有极小部分的绿色藤蔓固体废弃物被用来喂养牲口,更多的则是被随意丢弃造成严重的环境污染问题,所以需要对这些被丢弃的绿色藤蔓进行适当处理,有效利用其中的生物质能。研究结合国家公益性行业(农业)科研专项“农村沼气集中供气技术集成及配套设备与示范(201403019)”,通过对比三种绿色藤蔓(鲜土豆藤、鲜西红柿藤、鲜大豆藤)理化性质的差异,分析绿色藤蔓厌氧发酵特性,探究绿色藤蔓厌氧发酵的影响因素,为绿色藤蔓固体废物资源化利用提供新途径,针对厌氧发酵后产生的高氮磷浓度的剩余沼液,采用蛋白核小球藻对其进行净化处理,为农村沼气工程提供数据及理论支持。主要结论如下:(1)在探究三种绿色藤蔓特性的试验中发现,绿色藤蔓富含木质纤维素,是厌氧发酵的良好物料,可以通过微生物的作用产生甲烷,通过Buswell公式,三种绿色藤蔓的理论产气量较大都具有较高的发酵潜能。由于鲜绿藤蔓结构疏松以及化学键热稳定性较差易降解,三种藤蔓在混合厌氧发酵实验中均出现过量酸积累甚至酸败现象。另外,发酵底物高木质素含量、低半纤维素含量的特点会导致水解酸化过程相对较为缓慢,可在自行调节后正常发酵。(2)在探究绿色藤蔓混合厌氧发酵产气规律实验中得出以下结论,pH、温度和FeCl_2投加量对绿色藤蔓厌氧发酵影响较大。首先,只有在厌氧发酵初期持续调节pH至7以上西红柿藤和大豆藤试验组的厌氧反应才能运行。另外,在正常厌氧发酵的土豆藤试验组中发现,提高初始pH后总产气量和甲烷体积分数无明显变化。其次,在25℃、35℃、45℃三个不同温度条件下,三种绿色藤蔓均在35℃下取得较好的厌氧发酵效果,物料最大转化率分别为39.53%、42.41%、54.54%,且累计产气量、最大VFA均有显著性差异(p0.05)。最后,投加FeCl_2会加强绿色藤蔓厌氧发酵系统中产甲烷菌的活性。在三种绿色藤蔓试验组中,当FeCl_2投加量在20 mg/L以下,随着投加量的增加产气高峰到达时间不断提前,而且发酵反应周期与投加量呈现负相关性,但是VFA产量和整体产气量没有明显变化。在最佳反应条件下,三种绿色藤蔓转化率和藤蔓体内半纤维素、纤维素含量之和呈正相关性(R2=0.997),累计产气量和绿色藤蔓的挥发性固体含量呈正相关性(R2=0.9622)。(3)厌氧发酵结束后的沼液具有较高的氮磷含量,研究发现蛋白核小球藻对绿色藤蔓厌氧发酵剩余沼液具有一定的净化效果,而且沼液的浓度会对蛋白核小球藻生长与污染物的去除影响较大。25%浓度试验组效果最好,氨氮与总磷去除率均在95%以上,COD去除率均在70%以上,藻干重增长率均在250%以上。随着沼液浓度的继续提高,蛋白核小球藻生长速率以及污染物的去除量出现下降现象,100%沼液浓度会抑制蛋白核小球藻的生长。
【图文】：

技术路线图,技术路线

技术路线

藤蔓,绿色

图 2.1 绿色藤蔓 TS、VS 含量Fig.2.1 Content of TS and VS in green vine由图 2.1 可以看出传统的秸秆农作物相比，鲜绿藤蔓具有其较高的含水率三种绿色藤蔓的含水率为 90.2%、86.84%、83.21%，其中土豆藤的含水率最高。另外，，三种绿色藤蔓的 VS 含量均在 80%-90%左右，大豆藤的 VS 含量高达 90.34%，间接地说明大豆藤是一种典型的高固体有机物具有较高的厌氧发酵潜能。土豆藤、西红柿藤和大豆藤的半纤维素、纤维素和木质素的含量如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ920.1

【参考文献】