以豬糞為原料的高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：415819311067南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文以豬糞為原料的高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝研究以豬糞為原料的高溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝研究StudyofThermophilicAnaerobicFermentationProcessWithPigManureasRawMaterial蔡連培養(yǎng)單位（院、系）：環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：朱建航教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：化學(xué)工程論文答辯日期：20

2、14年月日答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：2014年月日摘要摘要厭氧發(fā)酵過程是由多種微生物菌群組成的極其復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。降解有機(jī)物質(zhì)和產(chǎn)生可燃性氣體（CH4）是厭氧發(fā)酵技術(shù)的兩個(gè)基本功能。因此，其在生活污水、農(nóng)林殘余物、工業(yè)廢水和禽畜糞便等有機(jī)廢棄物的處理上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。影響厭氧發(fā)酵性能包含諸多因素，發(fā)酵體系溫度、水力停留時(shí)間（HRT，hydraulicretentiontime）、有機(jī)負(fù)荷率（OLR，ganicloadingrate）是其中

3、主要的幾個(gè)因素。這些因素之間相互關(guān)聯(lián)，如隨著發(fā)酵溫度的不同，HRT與OLR等都將隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。目前，我國(guó)在厭氧發(fā)酵工程上基本采用的都是中溫厭氧發(fā)酵工藝，而高溫厭氧發(fā)酵工藝主要還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。本論文實(shí)驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行考察。第一階段內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行兩組中溫厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)：其中一組發(fā)酵實(shí)驗(yàn)是在35℃的發(fā)酵溫度，6%的起始發(fā)酵總固體（TStotalsolid）濃度下，以豬糞為發(fā)酵原料，運(yùn)行良好的中溫豬糞厭氧發(fā)酵罐的流出液為接種物啟動(dòng)厭氧發(fā)

4、酵，并于10d后，考察HRT=20d，OLR=3.125gTS?L1d1的半連續(xù)厭氧發(fā)酵情況。另一組實(shí)驗(yàn)，則是以10%的起始總固體濃度啟動(dòng)厭氧發(fā)酵，并于10d后，考察HRT=20d，OLR=5.208gTS?L1d1的發(fā)酵情況。第二階段，取上一階段兩組發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中最為合適的發(fā)酵條件，通過緩慢升溫的方式（發(fā)酵溫度最終停留在50℃）對(duì)菌種進(jìn)行為期49d的高溫馴化，然后逐步改變HRT與OLR，以篩選出高溫豬糞厭氧發(fā)酵最優(yōu)的工藝條件。通過實(shí)驗(yàn)可得

5、出以下結(jié)論：（1）在20d，甚至更短的HRT下，中溫厭氧消化工藝并不適用于較高OLR下的豬糞發(fā)酵，且進(jìn)行批次厭氧發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵的起始總固體濃度不宜超過10%。當(dāng)OLR從3.125gTS?L1d1提高到5.208gTS?L1d1時(shí)：（a）日產(chǎn)氣量的波動(dòng)幅度更加顯著，雖然最終的日產(chǎn)氣量從31.14Ld上升到34.49Ld，但甲烷含量卻由67.53%降低到39.13%；甲烷TS產(chǎn)氣率從280.20mLCH4?g1TS1降至106.63mLCH4

6、?g1TS1；CH4容積產(chǎn)氣率則從0.700LCH4?L1d1減少到0.450CH4?L1d1。（b）最終氨氮濃度從454.051mgL升高到848.527mgL。根據(jù)相關(guān)的報(bào)道，在此氨氮濃度下并不會(huì)發(fā)生氨氮抑制現(xiàn)象。（c）發(fā)酵系統(tǒng)中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA，volatilefattyacids）濃度（以乙酸計(jì)）由3579.833mgL上升到6525.635mgL，此時(shí)的揮發(fā)性脂肪酸含量對(duì)產(chǎn)甲烷菌造成抑制，這也是甲烷含量下降的主要原因之一