几种典型农业废弃物高含固率厌氧共发酵产气性能与协同机理研究
发布时间：2021-04-22 02:10
针对我国农业废弃物种类多、产生量大、利用率低以及单一物料厌氧湿法发酵产气效率不高且不稳定等问题,本研究以三种典型的农业废弃物为原料,即分别为占畜禽粪便总量比重较大的猪粪、作物秸秆中玉米秸秆以及蔬菜废弃物中的黄瓜秧,探究以三者为混合原料厌氧共发酵适宜比例及对甲烷产量的影响机理,以此为基础,分析高含固率厌氧发酵不同过程参数对体系产气效果的影响。基于以上得出的结论,在间歇低搅拌强度前提下,研究3种搅拌方式下发酵体系内分区对体系稳定性的影响以及明确各体系内微生物分布特征,综合得出的结论,建立了适用于多种农业废弃物混合的高效稳定连续高含固率厌氧发酵工艺,以期为实际沼气生产中解决同一地区多种农业废弃物提供一定理论依据。研究结果表明:（1）猪粪、玉米秸秆、黄瓜秧最佳湿重比为5:2:3,较单物料发酵甲烷产量显著提高。当猪粪比例为40%和30%时,改变其余两种原料比例,累积甲烷产量与黄瓜秧比例呈线性负相关;当猪粪比例为50%时,则呈线性正相关。黄瓜秧比例的改变通过影响细菌与古菌组成,尤其是甲烷鬃毛菌属（Methanosaeta）,从而使得甲烷产量产生差异。环境因素分析表明体系中VFAs与纤维素含量分别对...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写词表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沼气产业的发展现状及前景
1.2.2 农业生物质资源应用潜力
1.2.3 高含固率厌氧发酵过程参数
1.2.4 高含固率厌氧发酵产甲烷机理
1.2.5 厌氧发酵中产甲烷动力学特性
1.3 研究目的
1.4 研究内容
1.4.1 猪粪、秸秆、黄瓜秧共发酵产气潜力及群落结构特征
1.4.2 含固率与料泥比对厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
1.4.3 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
1.4.4 搅拌方式对高含固率厌氧发酵体系产甲烷效率的影响机理研究
1.4.5 不同搅拌方式连续高含固率厌氧发酵体系的建立
1.5 技术路线
第二章 猪粪、玉米秸秆、黄瓜秧共发酵产气潜力及群落结构特征
2.1 材料与方法
2.1.1 物料及接种物
2.1.2 实验设计与装置
2.1.3 测定指标及方法
2.1.4 数据分析和计算
2.2 结果与分析
2.2.1 混合物料理化性质
2.2.2 产甲烷趋势
2.2.3 甲烷浓度
2.2.4 累积甲烷产量
2.2.5 协同效应分析
2.2.6 pH的变化
2.2.7 VFAs及乙酸的变化
4
+N的变化"> 2.2.8 NH4
+N的变化
2.2.9 微生物群落结构及与发酵环境相关性分析
2.3 小结
第三章 含固率与料泥比对厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
3.1 材料与方法
3.1.1 物料及接种物
3.1.2 实验设计及装置
3.1.3 测定指标及方法
3.1.4 数据分析和计算
3.2 结果与分析
3.2.1 甲烷日产量及甲烷浓度
3.2.2 累积甲烷产量
3.2.3 发酵体系动力学特性
3.2.4 pH的变化
3.2.5 VFAs及其组分的变化
4
+-N浓度的变化"> 3.2.6 NH4
+-N浓度的变化
3.2.7 β-葡萄糖苷酶活性的变化
3.2.8 TS、VS及其去除率
3.3 小结
第四章 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
4.1 材料与方法
4.1.1 物料及接种物
4.1.2 实验设计及装置
4.1.3 测定指标及方法
4.1.4 数据分析和计算
4.2 结果与分析
4.2.1 甲烷日产量及气体成分
4.2.2 累积甲烷产量
4.2.3 产甲烷动力学特性
4
+-N及sCOD的变化"> 4.2.4 pH、NH4
+-N及sCOD的变化
4.2.5 VFAs及其组分的变化
4.2.6 TS、VS去除率
4.3 小结
第五章 搅拌方式对高含固率厌氧发酵体系产甲烷效率的影响机理研究
5.1 材料与方法
5.1.1 物料及接种物
5.1.2 实验设计及装置
5.1.3 测定指标及方法
5.1.4 数据处理和计算
5.2 结果与分析
5.2.1 甲烷日产量及甲烷浓度
5.2.2 累积甲烷产量
5.2.3 pH的变化
5.2.4 VFAs及其组分
4
+-N浓度的变化"> 5.2.5 NH4
+-N浓度的变化
5.2.6 微生物群落结构及与发酵环境相关性分析
5.3 小结
第六章 不同搅拌方式连续高含固率厌氧发酵体系的建立
6.1 材料与方法
6.1.1 物料及接种物
6.1.2 实验设计及装置
6.1.3 测定指标及方法
6.1.4 数据分析和计算
6.2 结果与分析
6.2.1 产甲烷趋势
6.2.2 甲烷浓度变化
6.2.3 pH的变化
4
+-N浓度的变化"> 6.2.4 NH4
+-N浓度的变化
6.2.5 微生物菌群分布及结构特征
6.3 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.1.1 物料比例影响甲烷产量的机理
7.1.2 含固率与接种比对高含固率厌氧发酵体系的影响
7.1.3 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵体系的影响
7.1.4 搅拌对高含固率厌氧发酵体系分区及微生物结构影响
7.1.5 连续高含固率厌氧发酵体系的建立
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]呼之欲出的中国生物天然气战略性新兴产业[J]. 程序,崔宗均,朱万斌. 天然气工业. 2013(09)
[2]论另类非常规天然气——生物天然气的开发[J]. 程序,崔宗均,朱万斌. 天然气工业. 2013(01)
[3]中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价[J]. 田宜水. 农业工程学报. 2012(08)
[4]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[5]沼气发酵过程研究进展[J]. 成喜雨,庄国强,苏志国,刘春朝. 过程工程学报. 2008(03)
[6]以沼气为纽带的生态农业模式效益分析[J]. 毛羽,张无敌. 中国沼气. 2005(03)
[7]北方“四位一体”农村能源模式及效益[J]. 常介田,雷清泉,姬长新. 中国农村小康科技. 2005(06)
博士论文
[1]难、易降解高含固率物料两相分区一体工艺下的高效产甲烷机制[D]. 赵野.中国农业大学 2017
[2]秸秆沼气厌氧发酵的预处理工艺优化及经济实用性分析[D]. 宋籽霖.西北农林科技大学 2013
[3]混合原料沼气厌氧发酵影响因素分析及工艺优化[D]. 王晓娇.西北农林科技大学 2013
[4]污泥厌氧消化过程中乙酸累积的微生态机理研究[D]. 许科伟.江南大学 2010
硕士论文
[1]油料秸秆多菌共发酵降解体系的建立及初步应用[D]. 刘睿.中国农业科学院 2009
[2]产氢产乙酸互营共培养体的选育及其应用基础研究[D]. 孙倩.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3152947
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩写词表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沼气产业的发展现状及前景
1.2.2 农业生物质资源应用潜力
1.2.3 高含固率厌氧发酵过程参数
1.2.4 高含固率厌氧发酵产甲烷机理
1.2.5 厌氧发酵中产甲烷动力学特性
1.3 研究目的
1.4 研究内容
1.4.1 猪粪、秸秆、黄瓜秧共发酵产气潜力及群落结构特征
1.4.2 含固率与料泥比对厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
1.4.3 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
1.4.4 搅拌方式对高含固率厌氧发酵体系产甲烷效率的影响机理研究
1.4.5 不同搅拌方式连续高含固率厌氧发酵体系的建立
1.5 技术路线
第二章 猪粪、玉米秸秆、黄瓜秧共发酵产气潜力及群落结构特征
2.1 材料与方法
2.1.1 物料及接种物
2.1.2 实验设计与装置
2.1.3 测定指标及方法
2.1.4 数据分析和计算
2.2 结果与分析
2.2.1 混合物料理化性质
2.2.2 产甲烷趋势
2.2.3 甲烷浓度
2.2.4 累积甲烷产量
2.2.5 协同效应分析
2.2.6 pH的变化
2.2.7 VFAs及乙酸的变化
4
+N的变化"> 2.2.8 NH4
+N的变化
2.2.9 微生物群落结构及与发酵环境相关性分析
2.3 小结
第三章 含固率与料泥比对厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
3.1 材料与方法
3.1.1 物料及接种物
3.1.2 实验设计及装置
3.1.3 测定指标及方法
3.1.4 数据分析和计算
3.2 结果与分析
3.2.1 甲烷日产量及甲烷浓度
3.2.2 累积甲烷产量
3.2.3 发酵体系动力学特性
3.2.4 pH的变化
3.2.5 VFAs及其组分的变化
4
+-N浓度的变化"> 3.2.6 NH4
+-N浓度的变化
3.2.7 β-葡萄糖苷酶活性的变化
3.2.8 TS、VS及其去除率
3.3 小结
第四章 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵产甲烷及体系稳定性研究
4.1 材料与方法
4.1.1 物料及接种物
4.1.2 实验设计及装置
4.1.3 测定指标及方法
4.1.4 数据分析和计算
4.2 结果与分析
4.2.1 甲烷日产量及气体成分
4.2.2 累积甲烷产量
4.2.3 产甲烷动力学特性
4
+-N及sCOD的变化"> 4.2.4 pH、NH4
+-N及sCOD的变化
4.2.5 VFAs及其组分的变化
4.2.6 TS、VS去除率
4.3 小结
第五章 搅拌方式对高含固率厌氧发酵体系产甲烷效率的影响机理研究
5.1 材料与方法
5.1.1 物料及接种物
5.1.2 实验设计及装置
5.1.3 测定指标及方法
5.1.4 数据处理和计算
5.2 结果与分析
5.2.1 甲烷日产量及甲烷浓度
5.2.2 累积甲烷产量
5.2.3 pH的变化
5.2.4 VFAs及其组分
4
+-N浓度的变化"> 5.2.5 NH4
+-N浓度的变化
5.2.6 微生物群落结构及与发酵环境相关性分析
5.3 小结
第六章 不同搅拌方式连续高含固率厌氧发酵体系的建立
6.1 材料与方法
6.1.1 物料及接种物
6.1.2 实验设计及装置
6.1.3 测定指标及方法
6.1.4 数据分析和计算
6.2 结果与分析
6.2.1 产甲烷趋势
6.2.2 甲烷浓度变化
6.2.3 pH的变化
4
+-N浓度的变化"> 6.2.4 NH4
+-N浓度的变化
6.2.5 微生物菌群分布及结构特征
6.3 小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.1.1 物料比例影响甲烷产量的机理
7.1.2 含固率与接种比对高含固率厌氧发酵体系的影响
7.1.3 酸碱预处理对高含固率厌氧发酵体系的影响
7.1.4 搅拌对高含固率厌氧发酵体系分区及微生物结构影响
7.1.5 连续高含固率厌氧发酵体系的建立
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]呼之欲出的中国生物天然气战略性新兴产业[J]. 程序,崔宗均,朱万斌. 天然气工业. 2013(09)
[2]论另类非常规天然气——生物天然气的开发[J]. 程序,崔宗均,朱万斌. 天然气工业. 2013(01)
[3]中国规模化养殖场畜禽粪便资源沼气生产潜力评价[J]. 田宜水. 农业工程学报. 2012(08)
[4]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[5]沼气发酵过程研究进展[J]. 成喜雨,庄国强,苏志国,刘春朝. 过程工程学报. 2008(03)
[6]以沼气为纽带的生态农业模式效益分析[J]. 毛羽,张无敌. 中国沼气. 2005(03)
[7]北方“四位一体”农村能源模式及效益[J]. 常介田,雷清泉,姬长新. 中国农村小康科技. 2005(06)
博士论文
[1]难、易降解高含固率物料两相分区一体工艺下的高效产甲烷机制[D]. 赵野.中国农业大学 2017
[2]秸秆沼气厌氧发酵的预处理工艺优化及经济实用性分析[D]. 宋籽霖.西北农林科技大学 2013
[3]混合原料沼气厌氧发酵影响因素分析及工艺优化[D]. 王晓娇.西北农林科技大学 2013
[4]污泥厌氧消化过程中乙酸累积的微生态机理研究[D]. 许科伟.江南大学 2010
硕士论文
[1]油料秸秆多菌共发酵降解体系的建立及初步应用[D]. 刘睿.中国农业科学院 2009
[2]产氢产乙酸互营共培养体的选育及其应用基础研究[D]. 孙倩.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3152947
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3152947.html
