蔬菜废弃物厌氧发酵产沼气及其残留物的应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:achm207
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随着我国经济的高速发展,城镇化规模的不断扩大,饮食行业的繁荣对蔬菜的增加使得蔬菜废弃物的排放量日益增加,并且蔬菜废弃物在城市的日常垃圾中的比例越来越大。如果不能及时的有效处理蔬菜废弃物将会对生态环境和城市的市容造成严重危害。蔬菜废弃物主要由农贸市场的废弃蔬菜茎叶组成,主要包括甘蓝,牛角包,扁莲花白,娃娃菜等。鉴于蔬菜市场的蔬菜废弃物水份大、成分复杂极易腐败变质、容易被微生物分解等特性,厌氧发酵法在有效处理蔬菜废弃物的同时还可以产生清洁的能源沼气。本论文开展了蔬菜废弃物厌氧细菌产沼气的性能研究、蔬菜废弃物发酵半连续产沼气试验研究,并在前期研究的基础上,开展沼液应用于水培生菜的研究。本文主要的工作如下:(1)开展蔬菜废弃物(甘蓝,牛角包,扁莲花白,娃娃菜)厌氧发酵产沼气的研究,主要考察发酵浓度和发酵温度对批量厌氧发酵产沼气的影响,以产气量为考察指标,并分析发酵前后TS、VS和p H的变化规律。试验结果表明,较佳的发酵温度40℃、发酵浓度6%。该条件下的最高日产气量为1240 m L,累计产气量为3580 m L,池容产气率为0.477 m3·m-3·d-1,TS和VS的利用率分别为75.6%和85.90%。在发酵浓度4%发酵温度和40℃的试验条件下,原料产气率(TS、VS)最高,分别为0.544 L·g-1和0.638 L·g-1。经综合以分析,得出最佳蔬菜废弃物批量发酵厌氧产沼气的试验条件为发酵浓度6%和发酵温度40℃。(2)以蔬菜废弃物为原料进行不同温度下半连续发酵产沼气的试验。考察p H值、日产气量、原料VS产气率、甲烷含量、有机负荷平均VS产气率、池容产气率和机械搅拌等因素。通过实际的数据对比得出,8 L发酵罐在发酵温度40℃时的日产沼气量最大为10.8 L,发酵温度35℃时原料(VS)的产气率最大为1.2L·g-1;10L发酵罐在发酵温度35℃时的日产沼气量最大为20.0 L,发酵温度35℃时原料(VS)产气率的最大为1219.5 m L·g-1。35℃和40℃条件下甲烷含量最大值为70%,室温和30℃条件下甲烷含量的最大值分别为58%和62%。进料的p H值变化范围为6.3-9.15,出料的p H变化范围为6.35-8.31。10 L发酵罐在发酵温度35℃和有机负荷为0.5 kg VS·(m3·d)-1时VS平均产气率最高为0.91 L·g-1。10 L发酵罐在发酵温度35℃时池容产气率最高为1.865 m3·m-3·d-1。在温度35℃和进料液有机负荷2.5 kg VS·(m3·d)-1时半连续发酵产沼气相对较好。(3)通过分析批量厌氧发酵沼液废液和半连续厌氧发酵出料废液的p H值,确定用来培养生菜的沼液。设计多组水培生菜实验组,比较是否添加沼液、添加沼液浓度、营养液浓度对生菜的影响。通过连续每周两次观测生菜的生物量以及最终分析生菜的还原糖和维生素C指标,确定水培沼液的最佳条件。通过试验数据可得,半营养液+5%沼液栽培方式的鲜重142.45 g,叶片数10,株高14 cm,叶宽13.5 cm,根长为22.00 cm,比对照组清水组分别提高了91.08%、42.86%、133.33%、152.34%、11.39%。还原糖和维生素C的含量均为半营养液+5%沼液栽培方式最佳,分别可以达到5 mg·g-1和0.17 mg·g-1。半营养液+5%沼液为最佳施肥方式,更适合水培栽种生菜,对生菜的长势都有较显著的效果,营养价值更高。本研究内容对蔬菜废弃物厌氧产沼气以及沼液水培蔬菜有一定的指导作用。
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