沙浩静态磁场强化厌氧发酵系统研制及性能优化

发布时间：2023-04-07 05:16

　　厌氧发酵是一种以有机废物为底物,在一系列厌氧微生物协同作用下生产生物质能源的可持续、高效益的技术。它不仅能够解决有机废物堆弃带来的环境问题,而且将其转化为甲烷等一系列生物质清洁能源。厌氧微生物繁殖速率慢,极易受到温度、pH等环境条件的影响,导致产气不稳定。静态磁场(Static magnetic field,SMF)是一种由永磁体产生的恒定磁场,其对部分菌群繁殖具有一定促进效果。本文以SMF强化厌氧发酵系统为研究对象,进行温度、磁场强度等反应条件的优化;以SMF环境下的产气量为指标,结合基因测序技术,重点开展了最佳SMF强度下产气验证实验;根据灰色理论,建立了最佳产气预测模型,实现了 SMF强化厌氧发酵系统高效、连续、稳定的运行。首先,以厌氧发酵四阶段理论为基础,从代谢角度开展厌氧发酵产甲烷理论研究。通过总结发酵过程中影响微生物生长环境的一些关键参数如温度、pH、化学需氧量(COD)、挥发性脂肪酸(VFAs)、氧化还原电位(ORP)等,进一步分析了这些关键参数与产气量的变化规律。在此基础上进行SMF强化厌氧发酵理论研究,阐述了磁场影响厌氧发酵过程的机理。其次,对厌氧发酵实验条件进行了优...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 厌氧发酵国内外研究现状
        1.2.2 磁场应用国内外研究现状
        1.2.3 产气量预测国内外研究现状
        1.2.4 国内外文献综述简析
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 SMF强化厌氧发酵理论研究
    2.1 厌氧发酵代谢过程
        2.1.1 水解阶段
        2.1.2 酸化阶段
        2.1.3 产乙酸阶段
        2.1.4 产甲烷阶段
    2.2 关键技术参数
        2.2.1 温度
        2.2.2 酸碱度pH
        2.2.3 化学需氧量(COD)
        2.2.4 挥发性脂肪酸(VFAs)
        2.2.5 氧化还原电位(ORP)
    2.3 磁强化厌氧发酵作用机理研究
    2.4 本章小结
第3章 SMF强化厌氧发酵实验条件优化
    3.1 反应温度对厌氧发酵性能的影响
    3.2 厌氧发酵SMF强度优化
        3.2.1 菌种的富集培养
        3.2.2 吸光度与菌群浓度关系的确定
        3.2.3 产甲烷菌群与SMF强度的关系研究
    3.3 本章小结
第4章 SMF强化厌氧发酵产气验证实验
    4.1 实验条件
    4.2 实验方法
    4.3 高通量16S rRNA基因测序和分析
    4.4 数据分析方法
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 SMF对产气量的影响
        4.5.2 SMF对产气成分的影响
        4.5.3 SMF对COD和VFAs的影响
        4.5.4 发酵过程中的微生物群落变化
    4.6 本章小结
第5章 SMF强化厌氧发酵产气量预测模型
    5.1 多元线性回归模型预测产气量
        5.1.1 多元线性回归原理
        5.1.2 变量相关性系数的选取
        5.1.3 变量相关性分析
        5.1.4 多元线性回归方程的建立
    5.2 灰色关联度模型预测产气量
        5.2.1 灰色关联度
        5.2.2 灰色关联度模型原理
        5.2.3 建立灰色预测模型
    5.3 本章小结
第6章 SMF强化厌氧发酵系统研制
    6.1 硬件系统
        6.1.1 实验台设计
        6.1.2 数据采集模块
        6.1.3 控制柜
    6.2 软件系统
        6.2.1 组态画面
        6.2.2 参数设置
    6.3 性能测试
        6.3.1 实验方案
        6.3.2 运行结果
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士研究生期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3785163