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：密級：UDC：學號：415819311067南昌大學碩士研究生學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)境與化學工程學院指導教師姓名、職稱：朱建航教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：化學工程論文答辯日期：20

2、14年月日答辯委員會主席：評閱人：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雜的生態(tài)系統(tǒng)。降解有機物質(zhì)和產(chǎn)生可燃性氣體（CH4）是厭氧發(fā)酵技術的兩個基本功能。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廢棄物的處理上具有顯著的優(yōu)勢。影響厭氧發(fā)酵性能包含諸多因素，發(fā)酵體系溫度、水力停留時間（HRT，hydraulicretentiontime）、有機負荷率（OLR，ganicloadingrate）是其中

3、主要的幾個因素。這些因素之間相互關聯(lián)，如隨著發(fā)酵溫度的不同，HRT與OLR等都將隨之發(fā)生相應的改變。目前，我國在厭氧發(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驗室研究階段。本論文實驗分兩個階段進行考察。第一階段內(nèi)，同時進行兩組中溫厭氧發(fā)酵實驗：其中一組發(fā)酵實驗是在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，運行良好的中溫豬糞厭氧發(fā)酵罐的流出液為接種物啟動厭氧發(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。另一組實驗，則是以10%的起始總固體濃度啟動厭氧發(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)酵實驗中最為合適的發(fā)酵條件，通過緩慢升溫的方式（發(fā)酵溫度最終停留在50℃）對菌種進行為期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。通過實驗可得

5、出以下結論：（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，且進行批次厭氧發(fā)酵時，發(fā)酵的起始總固體濃度不宜超過10%。當OLR從3.125gTS?L1d1提高到5.208gTS?L1d1時：（a）日產(chǎn)氣量的波動幅度更加顯著，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)相關的報道，在此氨氮濃度下并不會發(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）由3579.833mgL上升到6525.635mgL，此時的揮發(fā)性脂肪酸含量對產(chǎn)甲烷菌造成抑制，這也是甲烷含量下降的主要原因之一