【摘要】：我國的花卉產(chǎn)業(yè)正日益興盛,伴隨而來的是花瓣及其秸稈等廢棄物的增多。如何對(duì)它們進(jìn)行有效處置,已是我國花卉產(chǎn)業(yè)所面臨的重要問題。因此,本課題以廢棄玫瑰秸稈來厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣,使秸稈資源最大化利用,既避免焚燒帶來的污染,同時(shí)還達(dá)到產(chǎn)生綠色能源沼氣的目的,實(shí)現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙重效應(yīng)。本課題分別探究了起始pH值、溫度、接種物與其接種量、氧化樂果農(nóng)藥這些因素對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果的影響,通過正交試驗(yàn)分析得出四個(gè)因素對(duì)其影響程度大小和最佳試驗(yàn)方案,并給予驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)不同起始pH值對(duì)廢棄玫瑰秸稈厭氧發(fā)酵的影響。試驗(yàn)分別調(diào)節(jié)起始pH值為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0,結(jié)果表明:起始pH為7.0時(shí),甲烷菌的代謝活動(dòng)最旺盛,在產(chǎn)氣過程中輔酶F420含量相對(duì)較高。其最終累積產(chǎn)氣量明顯最大,為4599ml,日產(chǎn)氣中平均甲烷含量也是最高的。起始環(huán)境偏酸性或偏堿性,都可以抑制甲烷菌的代謝活動(dòng)。由此推斷,起始pH為7.0的環(huán)境最有利于甲烷菌的代謝活動(dòng)。(2)探究不同溫度對(duì)廢棄玫瑰秸稈厭氧發(fā)酵的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:溫度為35.0℃的試驗(yàn)組的揮發(fā)酸含量(VFA)及pH值都在正常范圍內(nèi)。比其它溫度下的試驗(yàn)組更具優(yōu)勢(shì),可以使得系統(tǒng)發(fā)酵正常進(jìn)行。且在反應(yīng)周期內(nèi)的總產(chǎn)氣量最大,其值是7065ml。發(fā)酵料液前后TS和VS的變化最為明顯,下降率最大為35.96%,45.94%。因此,發(fā)酵體系溫度是35.0℃對(duì)提高廢棄玫瑰秸稈厭氧消化產(chǎn)氣效果最佳。(3)研究了不同接種物與配比對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:所選接種物種類的差異會(huì)引起厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果的改變,相同質(zhì)量的豬糞作為接種物,效果普遍優(yōu)于雞糞。接種量偏小時(shí),產(chǎn)甲烷菌數(shù)量少,酸化現(xiàn)象明顯,抑制甲烷菌的產(chǎn)氣效果,推遲反應(yīng)的發(fā)生。豬糞與玫瑰秸稈質(zhì)量比為3.0:1.0的試驗(yàn)組在提高其發(fā)酵料液中輔酶F420濃度、維持厭氧發(fā)酵正常pH值的能力較其他試驗(yàn)組突出,最終累積產(chǎn)氣量最大,其值為5126ml,VS與TS降低程度最大。因此,以豬糞為接種物,且接種比為3.0:1.0的條件有利于提高玫瑰秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量。(4)通過試驗(yàn)得出氧化樂果可以在玫瑰秸稈厭氧發(fā)酵過程中得以降解。在試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的條件下,所有濃度梯度范圍內(nèi)均得到降解。氧化樂果的含量介于0~90 mg/l范圍內(nèi),產(chǎn)氣中甲烷含量差別較小,但當(dāng)氧化樂果濃度超過100 mg/l時(shí),產(chǎn)甲烷量明顯下降,尤其是在150 mg/l時(shí),表現(xiàn)更為顯著�？梢�,高濃度的氧化樂果抑制了產(chǎn)氣中甲烷含量的增加。(5)運(yùn)用spss軟件對(duì)正交試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出對(duì)廢棄玫瑰厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣情況影響大小的主次順序?yàn)?氧化樂果濃度豬糞秸稈質(zhì)量比溫度起始pH值。對(duì)氣體中平均甲烷含量影響大小的主次順序?yàn)?豬糞秸稈質(zhì)量比氧化樂果濃度溫度起始p H值。綜合考慮,豬糞秸稈質(zhì)量比對(duì)平均甲烷含量這一指標(biāo)影響遠(yuǎn)小于對(duì)總產(chǎn)氣量的影響。因此,廢棄玫瑰秸稈作為底物進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)氣的最優(yōu)試驗(yàn)方案是:A2B3C2D1。此方案經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證得到其最終累積產(chǎn)氣量是5208ml,平均甲烷含量是63.78%。
【圖文】：

圖 1-3 我國玫瑰的分布區(qū)域及所占比例1.2.2 玫瑰秸稈利用現(xiàn)狀玫瑰在其種植過程中同其他花卉一樣，需要不定時(shí)的進(jìn)行修剪，相互遮的枝條、枯枝、病枝、營養(yǎng)不良的花瓣等都需被及時(shí)去除，否則易出現(xiàn)地下地上的重心不穩(wěn)等后果，導(dǎo)致產(chǎn)量和質(zhì)量大幅減少。在發(fā)展玫瑰產(chǎn)業(yè)的過程中，必然會(huì)帶來對(duì)大量廢棄花瓣、枝葉、秸稈等處理的問題�，F(xiàn)在關(guān)于玫瑰秸稈最常處理的形式有[21-24]：直接填埋或堆漚后還田，能優(yōu)化土壤品質(zhì)與保水性能，從而增加其中原本含有的有機(jī)物并且增多水分比例。作為有機(jī)肥，經(jīng)加工后為植物提供重要的有機(jī)肥源，在加工處理時(shí)可以除所含有的有害物，還能產(chǎn)生有機(jī)酸等有益物，然而由于其轉(zhuǎn)化期的時(shí)間之而不能做當(dāng)季的肥源，同時(shí)，與土壤中的微生物的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，爭(zhēng)奪土壤中的等元素，導(dǎo)致產(chǎn)量的減少。作為漂浮育苗的營養(yǎng)基質(zhì)，，經(jīng)腐熟后可以為其提碳、氮、礦物質(zhì)等必要的營養(yǎng)成分。作為燃料，直接將其燃燒。理論上，1

圖 1-4 甲烷的整個(gè)形成過程依據(jù)厭氧發(fā)酵進(jìn)行期間是否有甲烷氣體的生成，大體劃為不產(chǎn)甲烷部分與產(chǎn)甲烷部分。其水解和酸化環(huán)節(jié)都發(fā)生于不產(chǎn)甲烷部分。在發(fā)酵周期的初始，不產(chǎn)甲烷階段占據(jù)主導(dǎo)地位，少量的產(chǎn)甲烷階段也在微弱進(jìn)行著。而到反應(yīng)周期末，兩個(gè)過程彼此不分，同時(shí)伴隨著進(jìn)行。在水解這一漫長的環(huán)節(jié)中，淀粉、纖維素等多糖、蛋白質(zhì)及脂類物質(zhì)在相關(guān)水解性細(xì)菌的作用下分別被水解為單糖、氨基酸及甘油和脂肪酸等這類簡單化合物[28]。接著單糖再進(jìn)一步分解成丙酮酸；氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)酸和氨；脂肪酸與甘油再轉(zhuǎn)化成丙酸、丁酸、醇類與氨。在酸化環(huán)節(jié)中，上一環(huán)節(jié)生成的各種有機(jī)酸在相關(guān)酶的協(xié)助下，分解為乙酸及少量氫氣和大量的二氧化碳?xì)怏w，脂肪酸與甘油再轉(zhuǎn)化成丙酸、丁酸、醇類與氨等。其中參與此過程的主要是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群[29]。在產(chǎn)甲烷階段，厭氧的產(chǎn)甲烷菌群開始活躍起來，將在不產(chǎn)甲烷階段的酸化環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的乙酸、氫氣、二氧化碳經(jīng)過反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成甲烷。甲烷的形成
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X71

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本文編號(hào)：2701377