磁铁粉对中低温下猪粪和麦秆厌氧发酵特性影响研究

摘要

生物质能的能源化利用是解决我国农村能源与环境问题的重要举措。特别是厌氧发酵沼气化利用不但可以有效的解决农村废弃物对环境的危害，而且可以产生清洁能源沼气，满足日益增长的用能需求。本研究以猪粪、小麦秸秆为原料，分别进行单一和混合原料的批次厌氧发酵试验，向每700 g的反应物中分别添加磁铁粉0 g、1.5g、3 g、4.5g、6g，并将其分别置于中低温(15℃、20℃、25℃、30℃、35℃)下进行持续51天的恒温厌氧发酵。旨在通过添加磁铁粉以提高猪粪、小麦秸秆及其混合原料在中低温下的厌氧发酵效率，并通过对发酵过程中相关指标的测定与分析，研究磁铁粉对中低温厌氧发酵特性的影响，为中低温下厌氧发酵条件的优化提供一定的理论依据与试验支撑，为户用沼气发酵效率的提高提供一种可行的、易操作的方法。取得了如下主要结论:
　　(1)猪粪和麦秆的单一及混合原料在中低温下发酵时，不同底物在不同温度下具有最适宜的磁铁粉添加量。猪粪在15～35℃发酵时，磁铁粉最适添加量分别为4.5g、3 g、3 g、3 g、4.5g，麦秆在20～35℃发酵时，磁铁粉最适添加量分别为6 g、3 g、4.5 g、1.5g，混合原料在15～35℃发酵时，磁铁粉最适添加量分别为4.5 g、1.5 g、1.5g、1.5 g、3g。
　　(2)磁铁粉对猪粪、麦秆及其混合原料发酵产甲烷有不同程度的促进作用，对猪粪的促进效果最佳，对麦杆的次之，对混合原料的相对最低，对其促进效果最佳的温度分别在35℃、30℃及15℃。
　　(3)添加适宜剂量的磁铁粉可使pH值下降和回升较快，促进发酵系统的启动，可使碱度值上升较快和更易维持稳定，增大发酵系统的缓冲力。
　　(4)不同温度下，一定范围内的磁铁粉添加量对纤维素酶活性(CEA)和脱氢酶活性(DHA)有一定促进作用。不同底物在不同温度下发酵时，磁铁粉促进两种酶活性的剂量范围存在差异。
　　(5)猪粪发酵时产甲烷与脱氢酶活性间的相关性大于与纤维素酶活性间的相关性;麦秆发酵时，产甲烷与纤维素酶活性间的相关性随温度的升高而减小，与脱氢酶活性间的相关性随温度的升高而增大;混合原料发酵时，产甲烷与两种酶活性间的相关性在20℃的相关性均较大。磁铁粉对产甲烷分别与两种酶活性间的相关性没有显著影响。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 研究背景

1．2 国内外厌氧发酵研究概况

1．2．1 厌氧发酵原理及过程

1．2．2 影响厌氧发酵的主要因素

1．2．3 厌氧发酵添加剂研究进展

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容

1．5 研究技术路线

第二章 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 研究方法

2．2．1 试验设计

2．2．2 试验装置

2．3 测定指标及其方法

2．4 数据处理方法

第三章 结果与分析

3．1 磁铁粉对猪粪单一原料厌氧发酵的影响

3．1．1 pH、碱度、产CH4及酶活性的变化

3．1．2 产甲烷潜力(Q)、停滞期(n)及发酵周期(T)的变化

3．1．3 累积甲烷产量、累积酶活性及产甲烷与酶活性间的相关性

3．1．4 讨论

3．1．5 小结

3．2 磁铁粉对麦秆单一原料厌氧发酵的影响

3．2．1 pH、碱度、产CH4及酶活性的变化

3．2．2 产CH4潜力(Q)、停滞期(n)及发酵周期(T)的变化

3．2．3 温度和磁铁粉对累积甲烷产量、累积酶活性以及产甲烷和酶活性间的相关性的影响

3．2．4 讨论

3．2．5 小结

3．3 磁铁粉对猪粪麦秆混合原料厌氧发酵的影响

3．3．1 pH、碱度、产CH4及酶活性的变化

3．3．2 产CH4潜力(Q)、停滞期(n)及发酵周期(T)的变化

3．3．3 累积甲烷产量、累积酶活性以及产甲烷和酶活性之间的相关性

3．3．4 讨论

3．3．5 小结

3．4 磁铁粉对不同底物厌氧发酵累积产甲烷的影响

3．4．1 15℃～35℃下磁铁粉分别对三种底物累积产甲烷的影响

3．4．2 讨论

3．4．3 小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

作者简介