基于能源化和資源化利用的太湖藍藻厭氧發(fā)酵的研究.pdf

1、本研究以太湖藍藻為材料,進行厭氧發(fā)酵環(huán)境和工藝流程的探討,并對太湖藍藻厭氧發(fā)酵工程化運行和發(fā)酵產物的資源化利用進行了初步研究,為進一步研究太湖藍藻厭氧發(fā)酵工藝及其工程應用奠定了基礎。結果如下： 1.藍藻厭氧發(fā)酵預處理的方法與藍藻和小麥秸桿的特征是密切相關的。發(fā)酵材料的預處理提高了日產氣量,縮短了發(fā)酵周期,發(fā)酵過程中最大容積產氣率達到0.680L/(L·d),平均容積產氣率為0.160L(L·d)。調節(jié)發(fā)酵罐啟動pH值為7.5有利

2、于厭氧發(fā)酵的進行,最大容積產氣率0.325L(L·d),平均容積產氣率0.158L(L·d)。55℃條件下進行發(fā)酵效果最優(yōu),最大容積產氣率1.620L(L·d),平均容積產氣率0.480L(L·d)。接種劑量占發(fā)酵液50％時可以提高產氣率和提前產氣高峰的時間,最大容積產氣率0.310L(L·d),平均容積產氣率0.145L(L·d)。40min的攪拌和回流時間有利于發(fā)酵過程的產氣,最大容積產氣率0.522L(L·d)。 2.米氏

3、方程可以用來描述厭氧消化過程中甲烷發(fā)酵階段的動力學行為。由米氏方程可以求得厭氧消化過程中不同配比投料情況下的動力學常數Vmax和Ks。將藍藻水華和秸桿以一定比例直接投加到厭氧反應器后,可以提高厭氧消化過程的動力學常數Vmax,提高反應器的基質降解速率,同時也降低了半飽和常數Ks。混合投料對厭氧消化過程中的產甲烷階段有激活作用。藍藻和秸桿以一定比例投料,可以縮短甲烷菌對底物的適應期,有效提高底物降解速率和產甲烷速率。C/N對厭氧消化作用的

4、影響受培養(yǎng)方式、溫度、所用碳源等多種因素的影響,需要通過多因子試驗加以進一步驗證。 3.比較藍藻單獨發(fā)酵和藍藻秸桿混合發(fā)酵,平均容積產氣率分別為0.150L(L·d)和0.285 L/(L·d),pH值變化范圍分別在7.44～8.31之間和7.37～8.22之間,堿度變化范圍都在210mmol/L～770mmol/L之間,COD削減率分別為69.34％和78.62％,VFA變化范圍分別在235mg/L～4353mg/L之間和23

5、5mg/L～4582mg/L之間,實驗說明藍藻是理想的發(fā)酵原料,而且在厭氧發(fā)酵罐中加入一定量的水稻秸桿可以明顯增加產氣量,提高容積產氣速率,為實際工程化運行提供了依據。 4.用果膠酶、纖維素酶、木瓜蛋白酶和木聚糖酶進行組合,在發(fā)酵罐啟動時加入,實驗發(fā)現四種酶的活力在發(fā)酵結束后都發(fā)生下降,果膠酶活降低86.32％,纖維素酶活降低65.66％,木瓜蛋白酶活力降低72.83％,木聚糖酶活降低81.30％,說明復合酶制劑的加入雖然增加了

6、藍藻發(fā)酵高峰時的產氣量和總產氣量,但在發(fā)酵裝罐時加入是不合適的。 5.在藍藻發(fā)酵工程化運行中,對厭氧接觸工藝采用序批式發(fā)酵方式,對厭氧折流板工藝采用連續(xù)發(fā)酵方式,COD負荷率分別為0.81Kg/(m3·d)和1.67Kg(m3·d),實驗過程中COD去除率分別為71.83％和77.11％,平均原料產氣率0.35m3/KgTS和0.41m3/KgTS。 6.比較了沼液和復合肥對新幾內亞風仙花朵數、花期和葉片葉綠素含量的影響,沼渣作