598 浏览铁粉和生物炭粉混合添加对秸秆厌氧发酵影响的实验研究
摘要：近年来，添加剂促进厌氧发酵性能的研究已成为热点之一，其中碳基材料可以影响微生物的生物活动，并广泛研究纳米金属离子改善消化性能，促进物种间的电子转移。由于玉米秸秆表面蜡结构会导致秸秆厌氧发酵分解缓慢、气体效率低、降解率低等问题，为进一步加强厌氧发酵，以玉米秸秆为原料，纳米金属零铁粉和生物炭粉为添加剂，采用纳米金属零铁粉、生物炭粉及其混合实验研究；在此基础上，进一步推进纳米金属零铁粉与生物炭粉的混合添加量，促进秸秆厌氧发酵的混合添加，获得最佳的纳米金属零铁粉与生物炭粉的混合添加组合。1.在固定纳米金属零价铁粉和生物炭粉单独添加的前提下，以甲烷产量为评价指标，得出纳米金属零价铁粉和生物炭粉混合添加可进一步提高秸秆厌氧发酵产甲烷产量。探讨了生物炭粉、纳米金属零价铁粉的单独添加及其混合添加对秸秆厌氧发酵产生甲烷的影响，得出5%(C)+5%(Fe)、5%(Fe)、5%(C)和空白组累计甲烷产量分别为186.87ml/gVS、171.66ml/gVS、144.25ml/gVS和129.55ml/gVS。47.53%和49.67%。与空白组相比，纳米金属零价铁粉和生物炭粉的混合可以增加4.87%的平均甲烷含量；与空白组相比，纳米金属零价铁粉和生物炭粉的混合可以降低秸秆的TS含量，提高秸秆26.99%的TS去除率，进一步降低二氧化碳含量。2.在固定纳米金属零价铁粉和生物炭粉添加比例为1:1的前提下，以累积甲烷量为优化目标，最佳混合添加量为9%。纳米金属零价铁粉和生物炭粉混合添加量对秸秆厌氧发酵进行了试验。结果表明，在实验室条件下，当添加量为9%时，秸秆厌氧发酵产生的甲烷促进效果最好。累计气体产量和累计甲烷产量分别为347.79ml/gVS和167.88ml/gVS。与空白组相比，增加了16.81%和26.99%；纳米金属零价铁粉和生物炭粉的添加量可在12%范围内提高甲烷转化率。厌氧发酵28天后，各消化器总甲烷含量分别为44.39%、48.14%、47.95%、48.27%、47.06%和44.27%。与空白组相比，9%的添加量可提高8.74%的甲烷转化率；9%添加量的试验组具有良好的VS去除率，比空白组增加了20.41%。3.在固定纳米金属零价铁粉和生物炭粉添加量为9%的前提下，以累积甲烷量为优化目标，得出纳米金属零价铁粉和生物炭粉的最佳添加率为1:2。纳米金属零价铁粉与生物炭粉混合添加比秸秆厌氧发酵试验。结果表明，在实验室条件下，每个9%的试验组都有利于秸秆厌氧发酵产气。纳米金属零价铁粉与生物炭粉的混合添加率分别为357.83ml/gVS和179.96ml/gVS。厌氧发酵28天后，每组试验厌氧发酵产生的气体的平均甲烷含量分别为47.01%、50.01%、50.08%、50.29%、49.27%和47.1%。
关键词：玉米秸秆;厌氧发酵;纳米金属零价铁;生物炭;产甲烷量;
致谢
摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 添加剂对厌氧发酵的影响
1.2.1 炭基材料添加剂对厌氧发酵的影响
1.2.2 纳米金属添加剂对厌氧发酵的影响
1.3 纳米金属负载炭基材料添加剂对厌氧发酵的影响
1.4 研究目的、内容以及技术路线
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
2 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验装置与仪器
2.2.1 实验装置
2.2.2 实验仪器
2.3 分析方法
2.3.1 TS、VS的测定方法
2.3.2 pH的测定
2.3.3 气体成分的测定
2.3.4 料液去除率的测定
2.3.5 动力学分析
3 炭粉、铁粉单独添加及其混合添加的厌氧发酵特性实验
3.1 实验目的
3.2 实验设计
3.3 结果与分析
3.3.1 产气的变化规律
3.3.2 pH的变化规律
3.3.3 CO_2的变化规律
3.3.5 TS去除率的变化
3.3.6 动力学参数变化分析
3.4 小结
4 铁粉和生物炭粉混合添加量对秸秆厌氧发酵的影响
4.1 实验目的
4.2 实验设计
4.3 结果与分析
4.3.1 混合添加量对日产气量的影响
4.3.2 混合添加量对产甲烷的影响
4.3.3 混合添加量对pH的影响
4.3.4 混合添加量对VS去除率的影响
4.3.5 动力学参数变化分析
4.4 小结
5 铁粉和生物炭粉混合添加比对秸秆厌氧发酵的影响
5.1 实验目的
5.2 试验设计
5.3 结果与分析
5.3.1 混合添加比对产气的影响
5.3.2 混合添加比对产甲烷的影响
5.3.3 混合添加比对pH的影响
5.3.4 混合添加比对CO_2的影响
5.3.5 动力学参数变化分析
5.4 小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
ABSTRACT
