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消毒剂对沼气发酵影响的试验研究

作　者: 张京景
导　师: 苏有勇
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 沼气发酵消毒剂产气量酶活抑制作用活性添加剂
分类号: S216.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

二十世纪以来,随着农村现代化建设的展开,大量农村垃圾得不到合理处理,造成了环境污染,这促进了沼气建设事业的快速发展。沼气作为一种取之不尽用之不竭的可再生清洁能源,受到了政府的广泛关注。对于养殖场的禽畜粪便和污水等废弃物,通过沼气发酵技术使之得以处理,被认为是一个最有效的节能环保手段。沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳,不污染空气,不危害农作物及人体健康。在生态和农业畜牧业等生产方面实现了能源、环境以及经济三方面的综合效益。由于养殖场的实际环境,为预防疫病的感染和暴发,使用消毒剂成为其顺利运营的重要措施。而具有各种化学特性的消毒剂造成了对沼气发酵过程的抑制作用,导致沼气池不能正常产气,粪污不能得到很好处理。为了实现养殖场沼气池的正常使用,本论文以氧化钙,优氯净,甲醛溶液作为消毒剂,开展其对沼气发酵影响的研究。研究结果如下：(1)氧化钙消毒剂对沼气发酵有抑制作用,随着添加量的增加,抑制作用增强。在添加浓度为0.05%,0.1%和0.2%时总产气量较对照组分别减少8.99%,12.19%,19.22%。同时,氧化钙使发酵体系的挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性增加,而纤维素酶和淀粉酶的活性降低。在添加量为0.05%时,挥发性总脂肪酸含量增加30.21%,脂肪酶活性提高2.04%,纤维素酶活性下降52.5%,α—淀粉酶和α+β淀粉酶的活性分别下降58.76%和63.79%。氧化钙会使正常发酵酸碱环境发生变化,使PH值增大,破坏发酵最佳环境,抑制产气。(2)优氯净消毒剂对沼气发酵产生更强的抑制作用,随着添加量的增加,抑制作用增强,添加0.2%时已经完全抑制产气。同时,优氯净使发酵体系的挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性增加,而纤维素酶和淀粉酶活性降低。在添加量为0.05%时,挥发性总脂肪酸含量增加33.14%,脂肪酶活性提高123.67%,纤维素酶活性下降46.58%,α+β淀粉酶的活性降低52.27%。(3)甲醛消毒剂对沼气发酵抑制作用最为明显,随着添加量的增加,抑制作用增强。添加浓度为0.01%,0.03%和0.05%时总产气量分别减少为40.84%,31.52%,52.67%。在浓度为0.05%时,已完全抑制产气。同时,甲醛使发酵体系的挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性增加,而纤维素酶和淀粉酶活性降低。当甲醛添加量达到0.05%时,发性总脂肪酸含量增加18.78%,脂肪酶活性提高135.13%,纤维素水解酶活性下降78.57%,α—淀粉酶活性下降83.65%。(4)对添加甲醛消毒剂的沼气成分分析表明,甲醛的使用会造成甲烷含量降低。在添加量为0.03%时,甲烷含量百分比下降21.82%,二氧化碳含量百分比增加29.73%。(5)对所添加的三种消毒剂进行横向比较分析,氧化钙消毒剂在添加浓度0.2%时仍未完全抑制产气,而优氯净消毒剂在添加浓度为0.2%时已经完全抑制产气,甲醛消毒剂则在添加浓度为0.05%时就已完全抑制产气。从所测各种酶活指标也同样可以反映出三种消毒剂对沼气发酵抑制作用的强弱关系,其中甲醛抑制最为明显,优氯净次之,氧化钙最弱。但氧化钙消毒剂会使发酵体系呈现碱性环境,破坏正常反应条件。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 引言  10
  1.2 沼气发酵的原理和工艺条件  10-16
    1.2.1 沼气发酵的基本原理  10-12
    1.2.2 发酵工艺条件  12-15
    1.2.3 沼气发酵工艺  15-16
    1.2.4 农村户用沼气池的结构及其原理  16
  1.3 厌氧发酵技术的研究现状  16-19
    1.3.1 国内厌氧发酵的研究进展  16-18
    1.3.2 国外厌氧发酵的研究进展  18-19
  1.4 论文的研究背景和主要内容  19-22
    1.4.1 研究的意义及来源  19-20
    1.4.2 研究的主要内容  20-21
    1.4.3 本课题的研究方案  21-22
第二章氧化钙对沼气发酵的影响研究  22-39
  2.1 材料与方法  22-33
    2.1.1 材料  22
    2.1.2 主要仪器和试验装置  22-23
    2.1.3 试验方法  23-33
  2.2 结果与分析  33-38
    2.2.1 发酵前后料液中TS、VS的含量变化  33-34
    2.2.2 氧化钙对产气量的影响  34-36
    2.2.3 氧化钙对产气潜力的影响  36
    2.2.4 氧化钙对挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性的影响  36
    2.2.5 氧化钙对纤维素酶活性的影响  36-37
    2.2.6 氧化钙对淀粉酶活性的影响  37
    2.2.7 沼气发酵过程中的pH值变化规律  37-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章优氯净对沼气发酵的影响研究  39-47
  3.1 材料与方法  39-41
    3.1.1 材料  39
    3.1.2 主要仪器和试验装置  39-40
    3.1.3 试验方法  40-41
  3.2 结果与分析  41-46
    3.2.1 发酵前后料液中TS、VS含量变化  41-42
    3.2.2 优氯净对产气量的影响  42-43
    3.2.3 优氯净对产气潜力的影响  43-44
    3.2.4 优氯净对挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性的影响  44
    3.2.5 优氯净对纤维素酶活性的影响  44-45
    3.2.6 优氯净对淀粉酶活性的影响  45
    3.2.7 发酵过程中的pH值变化规律  45-46
  3.3 本章小结  46-47
第四章甲醛对沼气发酵的影响研究  47-62
  4.1 材料与方法  47-55
    4.1.1 材料  47
    4.1.2 主要仪器和试验装置  47-48
    4.1.3 试验方法  48-55
  4.2 结果与分析  55-61
    4.2.1 发酵前后料液中TS、VS含量变化  55
    4.2.2 甲醛对产气量的影响  55-57
    4.2.3 甲醛对沼气发酵产气潜力的影响  57-58
    4.2.4 甲醛对挥发性总脂肪酸含量和脂肪酶活性的影响  58
    4.2.5 甲醛对纤维素酶活性的影响  58-59
    4.2.6 甲醛对淀粉酶活性的影响  59
    4.2.7 发酵过程中的pH值变化规律  59-60
    4.2.8 甲醛对沼气成分的影响  60-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章结论与建议  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 建议  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录  69-70

消毒剂对沼气发酵影响的试验研究

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