种植业有机废弃物厌氧发酵产气特性及动态工艺学研究
发布时间：2020-10-30 23:50
目前,种植业有机废弃物厌氧发酵过程中原料转化率低、发酵周期长、预处理过程繁琐、进出料难等问题尚未完全解决。本文以种植业有机废弃物中农作物秸秆为原料,在不添加任何物质的前提下,进行纯秸秆发酵,研究不同发酵工艺参数对厌氧发酵的影响,并利用分子生物学手段,初步对发酵过程微生物群落结构进行了分析研究;在优化工艺参数下,进行了动态工艺学的初步研究;首次对茶渣、醋糟和牧草等种植业有机废弃物进行厌氧发酵可行性研究。主要结论如下: (1)对农作物秸秆中油菜秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆进行纯秸秆发酵,发现原料仅经简单粉碎处理,即可作为良好的发酵底物。对纯秸秆发酵进行工艺参数研究可知,就原料种类而言,玉米秸秆的发酵潜力最高,其次是小麦秸秆,最后是油菜秸秆。就接种量而言,随着接种量的增加,产气量逐渐增加,但二者之间并不成线性关系。接种量从30%增加到35%,产气量增加了41%;接种量由35%增加到40%,产气量只增加了4%。故推荐静态发酵试验中应用接种量为35%。就发酵温度而言,比较不同温度下,秸秆发酵发酵情况可知,常温发酵单位TS产气率不高,约为0.2 L·g~(-1)和0.3 L·g~(-1);中高温时产气相差不大,从经济效益考虑,推荐采用35℃以上的发酵温度,30天的滞留期。 (2)采用分子生物学方法对发酵过程中的菌种进行了分析研究。经初步证明不同温度条件下,厌氧发酵对菌种产生了特异性影响:45℃下发酵菌种中,高温厌氧发酵微生物占主导地位,中温微生物占从属地位。 (3)茶渣、醋糟和牧草均能作为原料进行厌氧发酵产沼气,单位TS产气率分别为0.47L·g~(-1),0.41L·g~(-1)和0.30L·g~(-1)。 (4)试验中发现,粉碎粒度不同,原料在厌氧发酵罐中的分布形态不同。当粉碎粒度为10mm时,原料发生分层现象;当原料的粒度达到1.7mm时,原料能与发酵液充分混合,形成较为均匀的发酵介质。粉碎粒度对出料的影响,正在动态发酵试验中验证。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：S216.4
【部分图文】：
图5-1接种污泥发酵液荧光显微镜检测5-1 Fluorescence microscope detection of m fermente易上浮、易发生分层的物料特性，本试验拟采用竖为上进料下出料和下进料上出料两种。上进料下出一定粒度的秸秆原料，与发酵罐中回流发酵液相混酵。进料秸秆上浮并在发酵罐上部形成浮层。下一罐上部形成浮层，并覆盖以前形成的浮层。这样周酵罐的秸秆原料被推至发酵罐最下部。此时秸秆原秸秆到达发酵罐下部，经出料管由水力带出。出料原料混合，继续进料，固体作为沼渣排出。下进料进料和出料部位不同而已。计了 2 套试验装置，分别对应竖向推流式发酵工艺更好的监测秸秆原料发酵情况，发酵罐采用透明的直径为 40cm，高 200cm，高径比为 5:1，是为了监
图 5-2 秸秆动态试验厌氧发酵罐示意图Fig.5-2 Diagrams of Dynamic Anaerobic fermentation device 试验方案用恒定中温 45℃动态发酵工艺对玉米秸秆进行厌氧发酵试验。由于所需活化污水处理厂污泥做接种物使用。将来自污水处理厂的污泥用水调好酵浓度为 TS 8%），装入发酵罐，开启增温保温装置。每天加入适量猪量。当池容产气量大于 2 时，即认为菌种活化完毕，可以进行秸秆厌氧，每天定时进出料，记录日产气量、气体成分， 查看温度计温度，以校 试验参数的确定酵容积的总容积为 251.2L。为了保证发酵的顺利进行，进出料的便捷，设置料的 80%，即发酵罐的有效容积为 200L。酵浓度度为 TS 8%，即发酵罐中秸秆量为 16kg，玉米秸秆的含水量为 10.85%
图 5-3 动态发酵日产气量曲线Fig.5-3 Daily biogas yield of dynamic anaerobic fermentation3 发酵罐出现问题及建议进料难的问题秸秆动态发酵试验中，由于玉米秸秆密度小，比重轻，流动性差，与水亲进料难的问题。试验时，将称量好的玉米秸秆放置于较大容器中，从发酵液，将发酵液分为两份，一份用于与玉米秸秆均匀混合，形成 TS 浓度较料，另一份用于在进料后冲洗进料管，以防止发酵原料粘着于进料管中，。但是在进料过程中，发现玉米秸秆与发酵液混合后，形成了上面漂浮一层部的现象。这就加大了进料的难度和进料管堵塞的几率。决这个问题，本试验采用了将玉米秸秆浸泡的方式。每天在进料时，多放浸泡秸秆，浸泡的秸秆用于第二天的进料。秸秆浸泡在一定程度上缓解了分层的现象，但仍有堵塞现象偶尔发生。故在每次进料前，先将一定量发罐，这样就将发酵罐内堵塞于进料口的物料冲走，便于玉米秸秆与发酵液
【引证文献】
本文编号：2863172
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：S216.4
【部分图文】：
图5-1接种污泥发酵液荧光显微镜检测5-1 Fluorescence microscope detection of m fermente易上浮、易发生分层的物料特性，本试验拟采用竖为上进料下出料和下进料上出料两种。上进料下出一定粒度的秸秆原料，与发酵罐中回流发酵液相混酵。进料秸秆上浮并在发酵罐上部形成浮层。下一罐上部形成浮层，并覆盖以前形成的浮层。这样周酵罐的秸秆原料被推至发酵罐最下部。此时秸秆原秸秆到达发酵罐下部，经出料管由水力带出。出料原料混合，继续进料，固体作为沼渣排出。下进料进料和出料部位不同而已。计了 2 套试验装置，分别对应竖向推流式发酵工艺更好的监测秸秆原料发酵情况，发酵罐采用透明的直径为 40cm，高 200cm，高径比为 5:1，是为了监
图 5-2 秸秆动态试验厌氧发酵罐示意图Fig.5-2 Diagrams of Dynamic Anaerobic fermentation device 试验方案用恒定中温 45℃动态发酵工艺对玉米秸秆进行厌氧发酵试验。由于所需活化污水处理厂污泥做接种物使用。将来自污水处理厂的污泥用水调好酵浓度为 TS 8%），装入发酵罐，开启增温保温装置。每天加入适量猪量。当池容产气量大于 2 时，即认为菌种活化完毕，可以进行秸秆厌氧，每天定时进出料，记录日产气量、气体成分， 查看温度计温度，以校 试验参数的确定酵容积的总容积为 251.2L。为了保证发酵的顺利进行，进出料的便捷，设置料的 80%，即发酵罐的有效容积为 200L。酵浓度度为 TS 8%，即发酵罐中秸秆量为 16kg，玉米秸秆的含水量为 10.85%
图 5-3 动态发酵日产气量曲线Fig.5-3 Daily biogas yield of dynamic anaerobic fermentation3 发酵罐出现问题及建议进料难的问题秸秆动态发酵试验中，由于玉米秸秆密度小，比重轻，流动性差，与水亲进料难的问题。试验时，将称量好的玉米秸秆放置于较大容器中，从发酵液，将发酵液分为两份，一份用于与玉米秸秆均匀混合，形成 TS 浓度较料，另一份用于在进料后冲洗进料管，以防止发酵原料粘着于进料管中，。但是在进料过程中，发现玉米秸秆与发酵液混合后，形成了上面漂浮一层部的现象。这就加大了进料的难度和进料管堵塞的几率。决这个问题，本试验采用了将玉米秸秆浸泡的方式。每天在进料时，多放浸泡秸秆，浸泡的秸秆用于第二天的进料。秸秆浸泡在一定程度上缓解了分层的现象，但仍有堵塞现象偶尔发生。故在每次进料前，先将一定量发罐，这样就将发酵罐内堵塞于进料口的物料冲走，便于玉米秸秆与发酵液
【引证文献】
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本文编号：2863172
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