有机废弃物高温好氧堆肥和厌氧消化工艺研究
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我国畜禽粪便和剩余污泥等有机废弃物排放量日益增加,对环境造成了严重的污染,这些有机废弃物的资源化利用是一个非常迫切的问题。本论文利用好氧堆肥处理畜禽粪便,研究了饲料添加剂卡巴多斯在堆肥中的降解和其对堆肥过程的影响;利用高温固态厌氧消化处理剩余污泥,并探究了消化过程中的氨抑制现象。具体结论如下:(1)26天的好氧堆肥实验结果表明,堆肥腐熟后卡巴多斯含量降低了78.9%;氯化铁的添加没有对卡巴多斯的降解产生影响,其中卡巴多斯含量在堆肥腐熟后降低了75.6%。通过对堆肥过程中pH、VS、总氮、可溶性磷等指标的分析发现,卡巴多斯对好氧堆肥过程没有产生明显影响。通过XRD分析证实了堆肥过程中磷酸铵镁的形成,通过红外光谱(FTIR)及扫描电子显微镜(SEM)分析探究了堆肥过程中易降解有机物的降解过程。(2)高温固态厌氧消化的周期仅为30天,初始VS累积产气量可达到538.80mL/g。高浓度氨氮会对厌氧消化产生抑制作用,抑制机理可能是系统中游离氨对产甲烷菌的毒害。通过XRD分析发现了厌氧消化过程中磷酸铵镁的形成,通过SEM分析探究了消化过程中稻草秸秆的降解。(3)高温固态厌氧消化能够降低剩余污泥中病原菌指示微生物的浓度。实验结果表明,剩余污泥中的大肠杆菌和粪大肠杆菌数量在消化结束后分别减少了65%及84%。但消化前后污泥中都发现了沙门氏菌的存在,消化残渣仍需要做进一步处理。
摘要 | 第5-6页 |
ABSTRACT | 第6-7页 |
致谢 | 第8-13页 |
第一章 绪论 | 第13-20页 |
1.1 研究背景 | 第13页 |
1.2 国内外相关研究现状 | 第13-18页 |
1.2.1 有机废弃物的现状及其处理方法 | 第13-15页 |
1.2.2 好氧堆肥的应用与发展 | 第15-16页 |
1.2.3 厌氧消化的机理及其研究现状 | 第16-18页 |
1.3 课题研究目的、意义与研究内容 | 第18-20页 |
1.3.1 研究目的及意义 | 第18页 |
1.3.2 研究内容 | 第18-20页 |
第二章 卡巴多斯对畜禽粪便高温好氧堆肥的影响研究 | 第20-34页 |
2.1 材料与方法 | 第20-23页 |
2.1.1 实验材料 | 第20-21页 |
2.1.2 实验方法 | 第21-22页 |
2.1.3 仪器和测定方法 | 第22-23页 |
2.2 高温好氧堆肥中卡巴多斯的降解和氯化铁的影响 | 第23-25页 |
2.3 卡巴多斯对高温好氧堆肥过程的影响 | 第25-30页 |
2.3.1 堆肥前后样品常规指标的变化 | 第25-26页 |
2.3.2 对堆肥过程中 p H 的影响 | 第26-27页 |
2.3.3 对堆肥过程中 V S 的影响 | 第27-28页 |
2.3.4 对堆肥过程中总氮的影响 | 第28-29页 |
2.3.5 对堆肥过程中可溶性磷的影响 | 第29-30页 |
2.4 高温好氧堆肥降解过程中不同组分的特征分析 | 第30-33页 |
2.4.1 X 射线衍射分析 | 第30-31页 |
2.4.2 傅里叶红外光谱分析 | 第31-32页 |
2.4.3 扫描电子显微镜分析 | 第32-33页 |
2.5 本章小结 | 第33-34页 |
第三章 剩余污泥高温固态厌氧消化中的氨抑制现象研究 | 第34-48页 |
3.1 材料与方法 | 第34-37页 |
3.1.1 实验原料 | 第34页 |
3.1.2 实验装置与实验设计 | 第34-36页 |
3.1.3 仪器与测定方法 | 第36-37页 |
3.2 结果与讨论 | 第37-43页 |
3.2.1 氨氮浓度 | 第37-39页 |
3.2.2 单天产气量 | 第39-40页 |
3.2.3 累积产气量 | 第40-41页 |
3.2.4 甲烷含量 | 第41页 |
3.2.5 挥发性脂肪酸含量 | 第41-42页 |
3.2.6 pH 的变化 | 第42-43页 |
3.3 高温固态厌氧消化过程中不同组分的降解特征分析 | 第43-46页 |
3.3.1 XRD 分析 | 第43-44页 |
3.3.2 SEM 分析 | 第44-46页 |
3.4 高温固态厌氧消化中的氨抑制机理 | 第46-47页 |
3.5 本章小结 | 第47-48页 |
第四章 高温固态厌氧消化中的病原菌指示微生物变化 | 第48-58页 |
4.1 材料与方法 | 第48-53页 |
4.1.1 大肠杆菌的测定 | 第48-49页 |
4.1.2 粪大肠杆菌的测定 | 第49-50页 |
4.1.3 沙门氏菌的测定 | 第50-53页 |
4.2 结果与分析 | 第53-57页 |
4.2.1 大肠杆菌和粪大肠杆菌的变化 | 第53-54页 |
4.2.2 沙门氏菌的变化 | 第54-57页 |
4.3 本章小结 | 第57-58页 |
第五章 结论与展望 | 第58-60页 |
5.1 结论 | 第58页 |
5.2 创新点 | 第58-59页 |
5.3 展望 | 第59-60页 |
参考文献 | 第60-67页 |
攻读硕士学位期间发表的论文及专利 | 第67-68页 |
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