微波—碱联合预处理猪粪及强化厌氧消化产沼气研究

发布时间：2020-04-13 04:43

【摘要】：在农业和畜牧业中,动物粪便的产量日益增加,已经成为最主要的污染物,如何快速、有效、经济的处理动物粪便,是目前迫在眉睫的问题。本文采微波-碱联合技术对猪粪进行预处理,着重考察了微波和碱两种不同因素共同作用下对猪粪预处理效果的影响,探讨了微波-碱联合预处理对猪粪厌氧消化产沼气的影响和作用机理,旨在为寻求经济高效的畜禽粪便处理与资源化利用提供一条新思路。本课题比较了微波预处理和水热预处理对猪粪破解的影响,以预处理前后猪粪中溶解性化学需氧量(SCOD)、蛋白质、可溶糖和可挥发性脂肪酸(VFA)为指标进行试验,结果表明,从破解效果,单位能耗,反应速率,处理产物等各个方面来看,微波预处理粪便效果均要优于水热预处理。通过单因子实验,探讨了微波-碱预处理中微波功率、微波反应时间、pH对猪粪处理效果的影响,以预处理前后猪粪中SCOD、蛋白质、多糖、氨氮、硝氮和亚硝氮为指标进行试验,从经济角度来看,长时间且中强度(300s,300w)的微波处理能得到较高的SCOD破解率和氨氮浓度,对后续厌氧消化产甲烷较为有利。利用响应面优化确定了微波-碱联合预处理猪粪工艺进行优化,探讨不同pH和输入能量对预处理过程破解猪粪的影响,结果表明,最佳反应操作条件是:输入能量54 J/g和pH 12,,此时最大粪便破解率为63.91%。方差分析的结果表明了 pH相较于输入能量,对促进预处理破解粪便起到了更重要的影响。厌氧消化的结果表明了微波-碱联合预处理不仅有效的增加了总沼气产量,而且缩短了达到产气速率稳定所需的时间,甲烷含量比例相较于单独微波作用和对照提升了 5%。通过对厌氧消化过程中猪粪pH和氮(氨氮、硝氮、亚硝氮)的变化研究,初步研究了微波-碱联合预处理对厌氧消化产气变化的机理。微波-碱联合预处理为猪粪厌氧消化提供了一个弱碱性和低氨氮浓度的环境,有利于产甲烷菌的生长和沼气产率的提升。
【图文】：

厌氧,针管,橡胶塞,厌氧消化

浙江１：|!大学硕±学位论文消化装置逡逑为厌氧消化装置，厌氧消化装置主要有两个部分构成，分收拃装置。厌氧消化罐Ｓ于恒温磁力揽拌器上，用橡胶塞个针管，短计管在液面之上，通过橡胶管与气体收集装瀩下，，用来取样。针管逝过Ｈ逊阀口开闭，保证厌氧条件。酪管，体积为３００邋ｍＬ，在顶端开口并用橡胶塞密封，用于

预处理,水热,微波,溶解率

图３－１不同顿处理后ＳＣＯＤ浓度变化（ａ）微波榅处理；（ｂ）水热预处理逡逑巧ｇ．邋３－１邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＳＣ０Ｄ邋ａｆｉ［灯姐ｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐｒｅ狂ｅａｔｍｅｎｔｓ邋（ａ）邋Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ逡逑ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅ打ｔ；邋（ｂ）邋Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ邋ｐｒｅｔｒｅａｔｍｃ打ｔ逡逑
【学位授予单位】：浙江工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X713;S216.4

【参考文献】