瘤胃微生物厌氧消化农业固体有机废物技术与应用研究
发布时间：2023-09-24 17:31
我国是农业大国,农业生产过程中产生的固体有机废物因产量大、难处理、污染严重近年被广泛关注,具有代表性的包括纤维素类生物质和禽畜养殖粪便。厌氧消化技术是处理农业固体有机废物的主流技术之一,因环境友好、可持续发展被广泛研究。纤维素类生物质受结构紧密、结晶纤维素等影响很难被普通微生物高效转化,常用的预处理方法存在操作复杂、成本高的问题。因此,有必要研究一种经济有效的预处理方法和一种可以高效转化该类废物的微生物系统,研发适用于广大农村地区的农业固体有机废物处理新技术,具有重大而深远的意义。本研究利用反刍动物瘤胃微生物高效降解纤维素类生物质原理,主要考察沼液对玉米秸秆预处理性能,小试、中试与工业化规模条件下体外模拟瘤胃微生物厌氧消化反应器高效降解玉米秸秆与禽畜养殖粪污产甲烷性能,主要研究内容包括:(1)采用正交实验方法,利用厌氧消化剩余沼液含有较高浓度氨的特性对玉米秸秆进行预处理。结果表明:经过沼液预处理后的秸秆表层结构被显著破坏,内部酯键、醚键等连接结构化学键断裂,相对结晶度从800%降低至最低的36.2%;9天的预处理时间、25℃左右的环境温度和500%的沼液投加量秸秆预处理效果最好,影响因...
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号与缩写表
1 绪论
1.1 农业固体有机废物概述
1.2 纤维素类生物质与禽畜养殖粪污特性
1.2.1 纤维素类生物质结构及特点
1.2.2 禽畜粪便的成分及特点
1.3 纤维素类生物质与养殖粪污废物处理技术分析
1.3.1 纤维素类生物质预处理技术
1.3.2 厌氧消化技术
1.3.3 好氧堆肥技术
1.3.4 其它处理技术
1.4 瘤胃微生物特征及在废物处理中的应用
1.4.1 瘤胃微生物组成
1.4.2 瘤胃微生物特点及降解底物特性
1.4.3 瘤胃微生物发酵系统研究与应用
1.5 研究目的、意义与内容
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 研究内容
2 实验材料与分析方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验装置
2.1.2 接种微生物
2.1.3 降解底物
2.1.4 缓冲溶液
2.2 检测方法
2.2.1 常规检测
2.2.2 电子扫描显微镜(SEM)
2.2.3 傅里叶变换红外分析(FTIR)
2.2.4 结晶度指数(X-射线衍射分析,XRD)
2.2.5 挥发性脂肪酸(VFAs)
2.2.6 气体成分
2.2.7 酶活性测定
2.2.8 微生物高通量测序(MiSeq)
3 沼液预处理秸秆性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 结果与讨论
3.3.1 预处理对秸秆结构的影响
3.3.2 预处理对秸秆厌氧发酵过程的影响
3.3.3 沼液预处理秸秆最优条件
3.3.4 沼液与其它常用氨化剂预处理效果对比
3.4 本章小结
4 体外模拟瘤胃微生物反应器连续厌氧消化秸秆性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 连续厌氧消化秸秆水解酸化性能
4.3.2 连续厌氧消化秸秆过程酶活性
4.3.3 连续厌氧消化秸秆产气性能
4.3.4 连续厌氧消化秸秆底物物理性质变化
4.5 本章小结
5 秸秆与猪粪混合共发酵与连续厌氧消化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 混合预处理最优条件确定
5.3.2 预处理对混合物物理化学性能的影响
5.3.3 瘤胃微生物联合厌氧发酵秸秆与猪粪产酸性能
5.3.4 连续厌氧消化混合底物水解酸化性能
5.3.5 连续厌氧消化混合底物过程酶活性
5.3.6 连续厌氧消化混合底物产气性能
5.3.7 连续厌氧消化混合底物其它指标变化
5.4 本章小结
6 中试规模瘤胃微生物厌氧消化农业固体有机废物性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 沼液预处理秸秆
6.3.2 厌氧消化过程温度与pH变化
6.3.3 厌氧消化过程
6.3.4 厌氧消化产气性能
6.3.5 联合好氧堆肥性能
6.4 本章小结
7 瘤胃微生物体外厌氧消化微生物菌群变化与代谢过程研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 瘤胃细菌变化分析
7.3.2 瘤胃真菌变化分析
7.3.3 瘤胃古细菌变化分析
7.3.4 瘤胃微生物体外演替与代谢过程分析
7.4 本章小结
8 固体有机废物沼气化、肥料化、零排放技术(IMFZ)工艺设计与工程实践
8.1 引言
8.2 设计基础
8.2.1 工艺简介
8.2.2 设计依据
8.3 工艺设计及经济分析
8.3.1 主要设计参数
8.3.2 工艺流程
8.3.3 主要构筑物设计
8.3.4 投资估算
8.3.5 运行费用分析
8.3.6 经济效益分析
8.3.7 环境与社会效益分析
8.4 纤维素类生物质原料收集半径分析
8.5 示范工程
8.6 本章小结
9 结论与创新点
9.1 结论
9.2 创新点
9.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
本文编号：3848450
【文章页数】：221 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号与缩写表
1 绪论
1.1 农业固体有机废物概述
1.2 纤维素类生物质与禽畜养殖粪污特性
1.2.1 纤维素类生物质结构及特点
1.2.2 禽畜粪便的成分及特点
1.3 纤维素类生物质与养殖粪污废物处理技术分析
1.3.1 纤维素类生物质预处理技术
1.3.2 厌氧消化技术
1.3.3 好氧堆肥技术
1.3.4 其它处理技术
1.4 瘤胃微生物特征及在废物处理中的应用
1.4.1 瘤胃微生物组成
1.4.2 瘤胃微生物特点及降解底物特性
1.4.3 瘤胃微生物发酵系统研究与应用
1.5 研究目的、意义与内容
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 研究内容
2 实验材料与分析方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验装置
2.1.2 接种微生物
2.1.3 降解底物
2.1.4 缓冲溶液
2.2 检测方法
2.2.1 常规检测
2.2.2 电子扫描显微镜(SEM)
2.2.3 傅里叶变换红外分析(FTIR)
2.2.4 结晶度指数(X-射线衍射分析,XRD)
2.2.5 挥发性脂肪酸(VFAs)
2.2.6 气体成分
2.2.7 酶活性测定
2.2.8 微生物高通量测序(MiSeq)
3 沼液预处理秸秆性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 结果与讨论
3.3.1 预处理对秸秆结构的影响
3.3.2 预处理对秸秆厌氧发酵过程的影响
3.3.3 沼液预处理秸秆最优条件
3.3.4 沼液与其它常用氨化剂预处理效果对比
3.4 本章小结
4 体外模拟瘤胃微生物反应器连续厌氧消化秸秆性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 连续厌氧消化秸秆水解酸化性能
4.3.2 连续厌氧消化秸秆过程酶活性
4.3.3 连续厌氧消化秸秆产气性能
4.3.4 连续厌氧消化秸秆底物物理性质变化
4.5 本章小结
5 秸秆与猪粪混合共发酵与连续厌氧消化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 混合预处理最优条件确定
5.3.2 预处理对混合物物理化学性能的影响
5.3.3 瘤胃微生物联合厌氧发酵秸秆与猪粪产酸性能
5.3.4 连续厌氧消化混合底物水解酸化性能
5.3.5 连续厌氧消化混合底物过程酶活性
5.3.6 连续厌氧消化混合底物产气性能
5.3.7 连续厌氧消化混合底物其它指标变化
5.4 本章小结
6 中试规模瘤胃微生物厌氧消化农业固体有机废物性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 沼液预处理秸秆
6.3.2 厌氧消化过程温度与pH变化
6.3.3 厌氧消化过程
6.3.4 厌氧消化产气性能
6.3.5 联合好氧堆肥性能
6.4 本章小结
7 瘤胃微生物体外厌氧消化微生物菌群变化与代谢过程研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 瘤胃细菌变化分析
7.3.2 瘤胃真菌变化分析
7.3.3 瘤胃古细菌变化分析
7.3.4 瘤胃微生物体外演替与代谢过程分析
7.4 本章小结
8 固体有机废物沼气化、肥料化、零排放技术(IMFZ)工艺设计与工程实践
8.1 引言
8.2 设计基础
8.2.1 工艺简介
8.2.2 设计依据
8.3 工艺设计及经济分析
8.3.1 主要设计参数
8.3.2 工艺流程
8.3.3 主要构筑物设计
8.3.4 投资估算
8.3.5 运行费用分析
8.3.6 经济效益分析
8.3.7 环境与社会效益分析
8.4 纤维素类生物质原料收集半径分析
8.5 示范工程
8.6 本章小结
9 结论与创新点
9.1 结论
9.2 创新点
9.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
本文编号：3848450
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3848450.html
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