【摘要】：隨著中國的經(jīng)濟(jì)水平不斷提高,蔬菜的消耗量也逐漸增多,從而帶來大量的綠色藤蔓固體廢棄物,由于綠色藤蔓含水率較高容易滋生腐敗,僅有極小部分的綠色藤蔓固體廢棄物被用來喂養(yǎng)牲口,更多的則是被隨意丟棄造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題,所以需要對這些被丟棄的綠色藤蔓進(jìn)行適當(dāng)處理,有效利用其中的生物質(zhì)能。研究結(jié)合國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)“農(nóng)村沼氣集中供氣技術(shù)集成及配套設(shè)備與示范(201403019)”,通過對比三種綠色藤蔓(鮮土豆藤、鮮西紅柿藤、鮮大豆藤)理化性質(zhì)的差異,分析綠色藤蔓厭氧發(fā)酵特性,探究綠色藤蔓厭氧發(fā)酵的影響因素,為綠色藤蔓固體廢物資源化利用提供新途徑,針對厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的高氮磷濃度的剩余沼液,采用蛋白核小球藻對其進(jìn)行凈化處理,為農(nóng)村沼氣工程提供數(shù)據(jù)及理論支持。主要結(jié)論如下:(1)在探究三種綠色藤蔓特性的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),綠色藤蔓富含木質(zhì)纖維素,是厭氧發(fā)酵的良好物料,可以通過微生物的作用產(chǎn)生甲烷,通過Buswell公式,三種綠色藤蔓的理論產(chǎn)氣量較大都具有較高的發(fā)酵潛能。由于鮮綠藤蔓結(jié)構(gòu)疏松以及化學(xué)鍵熱穩(wěn)定性較差易降解,三種藤蔓在混合厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中均出現(xiàn)過量酸積累甚至酸敗現(xiàn)象。另外,發(fā)酵底物高木質(zhì)素含量、低半纖維素含量的特點(diǎn)會導(dǎo)致水解酸化過程相對較為緩慢,可在自行調(diào)節(jié)后正常發(fā)酵。(2)在探究綠色藤蔓混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣規(guī)律實(shí)驗(yàn)中得出以下結(jié)論,pH、溫度和FeCl_2投加量對綠色藤蔓厭氧發(fā)酵影響較大。首先,只有在厭氧發(fā)酵初期持續(xù)調(diào)節(jié)pH至7以上西紅柿藤和大豆藤試驗(yàn)組的厭氧反應(yīng)才能運(yùn)行。另外,在正常厭氧發(fā)酵的土豆藤試驗(yàn)組中發(fā)現(xiàn),提高初始pH后總產(chǎn)氣量和甲烷體積分?jǐn)?shù)無明顯變化。其次,在25℃、35℃、45℃三個不同溫度條件下,三種綠色藤蔓均在35℃下取得較好的厭氧發(fā)酵效果,物料最大轉(zhuǎn)化率分別為39.53%、42.41%、54.54%,且累計(jì)產(chǎn)氣量、最大VFA均有顯著性差異(p0.05)。最后,投加FeCl_2會加強(qiáng)綠色藤蔓厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌的活性。在三種綠色藤蔓試驗(yàn)組中,當(dāng)FeCl_2投加量在20 mg/L以下,隨著投加量的增加產(chǎn)氣高峰到達(dá)時間不斷提前,而且發(fā)酵反應(yīng)周期與投加量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性,但是VFA產(chǎn)量和整體產(chǎn)氣量沒有明顯變化。在最佳反應(yīng)條件下,三種綠色藤蔓轉(zhuǎn)化率和藤蔓體內(nèi)半纖維素、纖維素含量之和呈正相關(guān)性(R2=0.997),累計(jì)產(chǎn)氣量和綠色藤蔓的揮發(fā)性固體含量呈正相關(guān)性(R2=0.9622)。(3)厭氧發(fā)酵結(jié)束后的沼液具有較高的氮磷含量,研究發(fā)現(xiàn)蛋白核小球藻對綠色藤蔓厭氧發(fā)酵剩余沼液具有一定的凈化效果,而且沼液的濃度會對蛋白核小球藻生長與污染物的去除影響較大。25%濃度試驗(yàn)組效果最好,氨氮與總磷去除率均在95%以上,COD去除率均在70%以上,藻干重增長率均在250%以上。隨著沼液濃度的繼續(xù)提高,蛋白核小球藻生長速率以及污染物的去除量出現(xiàn)下降現(xiàn)象,100%沼液濃度會抑制蛋白核小球藻的生長。
【圖文】：

技術(shù)路線

圖 2.1 綠色藤蔓 TS、VS 含量Fig.2.1 Content of TS and VS in green vine由圖 2.1 可以看出傳統(tǒng)的秸稈農(nóng)作物相比，鮮綠藤蔓具有其較高的含水率三種綠色藤蔓的含水率為 90.2%、86.84%、83.21%，其中土豆藤的含水率最高。另外，，三種綠色藤蔓的 VS 含量均在 80%-90%左右，大豆藤的 VS 含量高達(dá) 90.34%，間接地說明大豆藤是一種典型的高固體有機(jī)物具有較高的厭氧發(fā)酵潛能。土豆藤、西紅柿藤和大豆藤的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的含量如圖 2.3 所示。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ920.1

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本文編號：2631161