猪粪厌氧发酵重金属镉/铬的形态转化及产气特性研究
发布时间：2020-12-30 03:16
猪粪是重要的有机肥,然而由于猪饲料中重金属元素添加剂的使用,猪粪中较高的镉/铬等重金属通过厌氧发酵使沼肥中镉/铬的含量增加而导致土壤重金属污染。重金属的危害与其存在形态密切相关。厌氧发酵是实现猪粪无害化、减量化和资源化最有效的途径之一,但在厌氧发酵过程中如何减少重金属污染的风险,还较少研究。因此本文以猪粪为发酵原料,重金属铬（Cr）和镉（Cd）为研究对象,通过添加不同预处理秸秆（物理粉碎、2%H2SO4、2%NaOH）和秸秆+混合钝化剂（活性炭:粉煤灰=1:2、1:1、2:1）的两种处理方式,在接种物量（沼液）为30%、总固体含量（TS）为10%、pH为7、温度为35℃、初始碳氮比为25:1的条件下进行发酵时长为60d的厌氧发酵试验。利用BCR连续提取法对厌氧发酵前后沼渣中重金属含量和形态变化、有效态钝化效果进行分析;利用H2O、KCl、Na4P2O7、NaOH、HNO3分级提取法对发酵过程中重金属形态变化与腐殖质的相互作用进行分析,...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验装置
第五章秸秆/钝化剂对猪粪厌氧发酵沼渣光谱特征的影响425.1.1添加不同预处理秸秆的猪粪厌氧发酵沼渣红外光谱特性分析猪粪及其添加不同预处理秸秆对厌氧发酵后沼渣的红外光谱的变化情况如图5-1所示；厌氧发酵前后不同预处理秸秆的特征参数如表5-2所示。图5-1不同预处理秸秆的猪粪厌氧发酵后红外光谱图Fig.5-1Infraredspectrumofpigmanureafteranaerobicfermentationwithdifferentpretreatedstraws结合图5-1可知，在3408~3450cm-1处，即碳水化合物、酰胺化合物、蛋白质类物质的OH伸缩振动峰处，厌氧发酵结束后各处理在该处的吸收峰均有所降低。这表明猪粪中的此类物质逐渐分解，导致羟基基团不断减少，物料的内部环境发生了变化。添加不同预处理秸秆在该处吸收峰的强度均低于猪粪单独发酵处理CK，表明添加不同预处理秸秆的处理组均会降低物料中蛋白质、糖类等有机物的含量。3组预处理秸秆组吸收峰强度的变化从图5-1来看无法比较，需从表5-2分析得知。在2850~2922cm-1处，即脂肪族、碳水化合物的亚甲基CH伸缩振动峰相对强度也有所降低，表明物料中碳水化合物和脂肪族化合物等有机物在微生物的作用下发生矿化、挥发或代谢等，导致该类有机物含量降低。这与厌氧发酵过程中将复杂有机物水解产生小分子有机物质的过程一致。其中，添加不同预处理秸秆在该处吸收峰的强度均低于猪粪单独发酵处理CK，说明预处理可以促进物料中脂肪族化合物和碳水化合物的分解。在1600~1653cm-1处，即芳香族的C=C、NH伸缩振动以及羧酸类的C=O和COOˉ伸缩。厌氧发酵结束后，各处理组在该处吸收峰的相对强度均有所提高。这表明随着厌氧发酵的进行，木质素和纤维素等有机物不断被降解。木质素的降解产物如酚型、醌型及脂肪族化合物等是腐殖质形成最主要的前提物质，它们经
第五章秸秆/钝化剂对猪粪厌氧发酵沼渣光谱特征的影响445.1.2添加秸秆及混合钝化剂的猪粪厌氧发酵沼渣红外光谱特性分析秸秆或秸秆+混合钝化剂（活性炭：粉煤灰=1:2、1:1、2:1）对厌氧发酵后沼渣的红外光谱的变化情况如图5-2所示。厌氧发酵后添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的特征参数如表5-3所示。图5-2添加秸秆及混合钝化剂的猪粪厌氧发酵后红外光谱图Fig.5-2Infraredspectrumofpigmanureafteranaerobicfermentationwithmixedpassivator与5.1.1类似，强度变化较为明显的几处具有代表性的峰值分别是3408~3450、2850~2922和1600~1653cm-1。在3408~3450cm-1处，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理在该处吸收峰的强度均低于CK组，表明添加秸秆或秸秆+混合钝化剂均会降低物料中蛋白质、糖类等有机物的含量，不同的钝化剂混合比例效果优劣不能从图中获得，后文将通过表5-3分析获得；在2850~2922cm-1处，添加秸秆或或秸秆+混合钝化剂的4个处理在该处吸收峰的强度均低于CK组，说明添加秸秆或秸秆+混合钝化剂可以促进物料中脂肪族化合物和碳水化合物的分解，当添加秸秆+活性炭：粉煤灰=1:2时效果最佳；在1600~1653cm-1处，厌氧发酵后各处理组在该处吸收峰的相对强度均有所提高，这表明厌氧发酵过程中随着木质素、纤维素等有机物的降解，木质素分解生成的中间产物聚合成腐殖质，导致芳香环类、烯烃类等腐殖质含量相对增加。与CK组相比，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理组在1600~1653cm-1处吸收峰强度均有所增加，当添加秸秆+活性炭：粉煤灰=1:1时效果最佳。综上，猪粪发酵过程中添加秸秆或秸秆+混合钝化剂可以促进大分子有机物的分解和提高沼渣的腐殖化程度。由表5-3可知，与CK组0.55相比，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理组A值均增大，增
本文编号：2946878
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
试验装置
第五章秸秆/钝化剂对猪粪厌氧发酵沼渣光谱特征的影响425.1.1添加不同预处理秸秆的猪粪厌氧发酵沼渣红外光谱特性分析猪粪及其添加不同预处理秸秆对厌氧发酵后沼渣的红外光谱的变化情况如图5-1所示；厌氧发酵前后不同预处理秸秆的特征参数如表5-2所示。图5-1不同预处理秸秆的猪粪厌氧发酵后红外光谱图Fig.5-1Infraredspectrumofpigmanureafteranaerobicfermentationwithdifferentpretreatedstraws结合图5-1可知，在3408~3450cm-1处，即碳水化合物、酰胺化合物、蛋白质类物质的OH伸缩振动峰处，厌氧发酵结束后各处理在该处的吸收峰均有所降低。这表明猪粪中的此类物质逐渐分解，导致羟基基团不断减少，物料的内部环境发生了变化。添加不同预处理秸秆在该处吸收峰的强度均低于猪粪单独发酵处理CK，表明添加不同预处理秸秆的处理组均会降低物料中蛋白质、糖类等有机物的含量。3组预处理秸秆组吸收峰强度的变化从图5-1来看无法比较，需从表5-2分析得知。在2850~2922cm-1处，即脂肪族、碳水化合物的亚甲基CH伸缩振动峰相对强度也有所降低，表明物料中碳水化合物和脂肪族化合物等有机物在微生物的作用下发生矿化、挥发或代谢等，导致该类有机物含量降低。这与厌氧发酵过程中将复杂有机物水解产生小分子有机物质的过程一致。其中，添加不同预处理秸秆在该处吸收峰的强度均低于猪粪单独发酵处理CK，说明预处理可以促进物料中脂肪族化合物和碳水化合物的分解。在1600~1653cm-1处，即芳香族的C=C、NH伸缩振动以及羧酸类的C=O和COOˉ伸缩。厌氧发酵结束后，各处理组在该处吸收峰的相对强度均有所提高。这表明随着厌氧发酵的进行，木质素和纤维素等有机物不断被降解。木质素的降解产物如酚型、醌型及脂肪族化合物等是腐殖质形成最主要的前提物质，它们经
第五章秸秆/钝化剂对猪粪厌氧发酵沼渣光谱特征的影响445.1.2添加秸秆及混合钝化剂的猪粪厌氧发酵沼渣红外光谱特性分析秸秆或秸秆+混合钝化剂（活性炭：粉煤灰=1:2、1:1、2:1）对厌氧发酵后沼渣的红外光谱的变化情况如图5-2所示。厌氧发酵后添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的特征参数如表5-3所示。图5-2添加秸秆及混合钝化剂的猪粪厌氧发酵后红外光谱图Fig.5-2Infraredspectrumofpigmanureafteranaerobicfermentationwithmixedpassivator与5.1.1类似，强度变化较为明显的几处具有代表性的峰值分别是3408~3450、2850~2922和1600~1653cm-1。在3408~3450cm-1处，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理在该处吸收峰的强度均低于CK组，表明添加秸秆或秸秆+混合钝化剂均会降低物料中蛋白质、糖类等有机物的含量，不同的钝化剂混合比例效果优劣不能从图中获得，后文将通过表5-3分析获得；在2850~2922cm-1处，添加秸秆或或秸秆+混合钝化剂的4个处理在该处吸收峰的强度均低于CK组，说明添加秸秆或秸秆+混合钝化剂可以促进物料中脂肪族化合物和碳水化合物的分解，当添加秸秆+活性炭：粉煤灰=1:2时效果最佳；在1600~1653cm-1处，厌氧发酵后各处理组在该处吸收峰的相对强度均有所提高，这表明厌氧发酵过程中随着木质素、纤维素等有机物的降解，木质素分解生成的中间产物聚合成腐殖质，导致芳香环类、烯烃类等腐殖质含量相对增加。与CK组相比，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理组在1600~1653cm-1处吸收峰强度均有所增加，当添加秸秆+活性炭：粉煤灰=1:1时效果最佳。综上，猪粪发酵过程中添加秸秆或秸秆+混合钝化剂可以促进大分子有机物的分解和提高沼渣的腐殖化程度。由表5-3可知，与CK组0.55相比，添加秸秆或秸秆+混合钝化剂的4个处理组A值均增大，增
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