厭氧微生物空間載體結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、能源緊缺與環(huán)境污染的雙重壓力下，利用厭氧消化技術(shù)凈化環(huán)境生產(chǎn)能源成為人們?cè)诋?dāng)前的理想選擇，但家庭模式自然發(fā)酵已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們對(duì)凈化環(huán)境和能源生產(chǎn)的需求，只有通過(guò)沼氣生產(chǎn)的工業(yè)化和商品化，才能使厭氧消化這項(xiàng)生態(tài)環(huán)保型技術(shù)發(fā)揮它應(yīng)有的作用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)的良性循環(huán)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。但工業(yè)化生產(chǎn)的主要問(wèn)題是反應(yīng)速度慢，提高反應(yīng)速度進(jìn)而提高容積產(chǎn)氣率、縮短投資回收期對(duì)推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化意義重大。 提高厭氧消化速度是工業(yè)化生產(chǎn)沼氣的核心所在。然

2、而，厭氧消化是極為復(fù)雜的生物過(guò)程，在參與反應(yīng)的眾多微生物中，產(chǎn)甲烷菌的種類和密度是影響厭氧消化效率和甲烷產(chǎn)量的重要因素，因此優(yōu)化產(chǎn)甲炕菌的種類、提高反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷菌的密度、實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)微生物的高密度保持至關(guān)重要。本研究在反應(yīng)器內(nèi)部填加微生物載體，通過(guò)微生物在載體上的駐留達(dá)到菌種富集的目的，進(jìn)而提高容積產(chǎn)氣率。為此選擇適合的載體材料，固定微生物，使固定化微生物能較長(zhǎng)時(shí)間保持一定的強(qiáng)度和活性，從而降低固定化的成本，延長(zhǎng)固定微生物的使用壽命，

3、提高厭氧消化處理的效率，是研究的核心。 本研究以新鮮牛糞為處理對(duì)象，提出了手動(dòng)循環(huán)物料篩選載體的方法，自行設(shè)計(jì)安裝實(shí)驗(yàn)裝置，并利用這種裝置進(jìn)行了微生物載體框架和載體材料的篩選實(shí)驗(yàn)。研究涉及空間載體框架的毒性；比較產(chǎn)甲烷菌在不同載體上的富集情況，包括活性碳纖維、活性炭顆粒、竹炭、陶粒、玻璃纖維和維綸纖維；采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法篩選出一種采用固定化微生物技術(shù)厭氧消化處理牛糞時(shí)使用的微生物載體材料。 反應(yīng)器內(nèi)需要添加合適的載體框架

4、支撐載體材料，載體材料同樣要長(zhǎng)期浸泡在料液中，那么，就要求載體框架具有干擾性最小的特點(diǎn)。根據(jù)資料記載聚乙烯和聚氯乙烯滿足作為載體框架的干擾性小的條件，對(duì)整體的厭氧消化反應(yīng)沒(méi)有太大影響。其中，加入聚乙烯框架的產(chǎn)氣效果略高于空白對(duì)照組，加入聚氯乙烯框架的產(chǎn)氣效果略低于空白對(duì)照組，但是與空白相比這兩種的偏差都很小。而聚丙烯不僅可以作為載體框架，從產(chǎn)氣角度分析，同樣有做載體的潛質(zhì)。 通過(guò)透射電鏡和掃描電鏡對(duì)物料中的細(xì)菌和載體附著情況的鑒

5、定，以及產(chǎn)氣量、pH值、輔酶F420等指標(biāo)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)各種載體中，活性炭顆粒從微觀和宏觀角度都體現(xiàn)了明顯的優(yōu)勢(shì)，綜合經(jīng)濟(jì)性和材料來(lái)源等因素，將其與聚丙烯配合形成復(fù)合載體是最佳的選擇方案。 本文為牛糞厭氧消化處理的研究提供了新的思路。設(shè)計(jì)了一種全新的厭氧消化工藝，初步建立了微生物載體的選擇分析體系，將為解決厭氧消化工藝設(shè)計(jì)、厭氧消化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、選擇適當(dāng)?shù)奈⑸锺v留載體提供重要參考，同樣，為了進(jìn)一步研究載體和細(xì)菌的關(guān)系及將工