马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵特性及工艺参数研究

【摘要】：我国马铃薯茎叶的年产量巨大，但利用率极低，除极少数应用于有机肥料、畜禽饲养和厌氧发酵制气，大部分马铃薯茎叶都被丢弃在田间，任其自然风干、腐烂或者直接焚烧。而马铃薯茎叶中含有丰富的营养元素，是一种良好的沼气原料，且含有丰富的钾元素，厌氧发酵后的沼渣，可以作为优质的沼肥施用于土壤中，以补充钾肥的不足。只要在发酵前做好充分的预处理，在发酵过程中适当添加的补充碳源，能够获得较好的沼气产气率，并可作为高碳沼气原料的氮素补充源。 本文在探索马铃薯茎叶物料特性的基础上，以晒干的马铃薯茎叶为材料，研究不同预处理条件下马铃薯茎叶纤维成分的降解速度和效果，以及厌氧发酵过程中产气量、CH4含量及H2S含量的变化特性，在此基础上进行了三因素正交试验，探求预处理马铃薯茎叶的最佳工艺条件。最后应用二次正交旋转组合的多因素研究方法，探索了马铃薯茎叶和玉米秸秆混合厌氧发酵的特性、数学模型和优化工艺参数，以期为沼气生产提供理论依据和应用参考。 论文主要研究内容和结果包括以下方面： （1）干鲜马铃薯茎叶物料和厌氧发酵特性研究。分别对干、鲜马铃薯茎叶进行厌氧发酵，研究其物料和产气特性。试验结果表明：干马铃薯茎叶的厌氧发酵过程启动较慢，周期较长，但TS产气量较高，TS产气量288.87ml·g-1，平均甲烷含量50.80%（v/v）。新鲜马铃薯茎叶的厌氧发酵过程启动快，周期短，但TS产气量较低，TS产气量239.73ml·g-1，平均甲烷含量41.70%（v/v）。 （2）马铃薯茎叶厌氧发酵预处理单因素试验研究。分别以干马铃薯茎叶粒径d60目、60目d40目、40目d20目、d20目和不筛分；沼液浸泡干马铃薯茎叶0、2、4、6、8天；木醋液浸泡干马铃薯茎叶0、2、4、6、8天；木醋浸泡液稀释倍数0、50、100、150、200倍为条件，对马铃薯茎叶进行了单因素厌氧发酵试验，结果表明：粒径大小d60目的试验组产气潜力最大，粗纤维CF、酸性洗涤纤维ADF、酸性洗涤木质素ADL的平均降解率、TS产气量和平均甲烷含量分别为61.47%、226.13ml·g-1和51.04%（v/v）。沼液浸泡4d和2d的试验组产气潜力相对较大，木醋液浸泡2d和4d的试验组产气潜力相对较大，沼液浸泡和木醋液浸泡后马铃薯茎叶厌氧发酵的TS产气量和平均甲烷含量无明显差别，但木醋液浸泡后的马铃薯茎叶厌氧发酵产沼气中的H2S含量明显低于沼液浸泡组。稀释50倍、100倍和150倍试验组产气潜力相对较大，其中稀释100倍试验组TS产气量最高为190.48ml·g-1。稀释50倍试验组的CF、ADF、ADL平均降解率和平均甲烷含量均达到最高最高为63.37%、57.19%（v/v）。 （3）马铃薯茎叶厌氧发酵预处理工艺优化研究。在单因素试验的基础上，进行三因素三水平正交试验。结果表明：干马铃薯茎叶粒径为80目d60目，木醋液浸泡时间为3天，木醋液稀释倍数为100倍的工艺，TS产气量为243.54ml·g-1,平均甲烷含量为59.83%（v/v），优于其他工艺。 （4）马铃薯茎叶和玉米秸秆二次正交旋转组合厌氧发酵试验。以料液浓度、碳氮比、菌种质量百分数为试验条件，应用二次正交旋转组合的多因素研究方法，探索了马铃薯茎叶和玉米秸秆混合厌氧发酵的特性、数学模型和优化工艺参数。结果表明：料液浓度是影响总产气量和平均甲烷含量的主要因素。马铃薯茎叶和玉米秸秆混合原料厌氧发酵产气数量最高的工艺参数为：料液浓度10.40%、碳氮比17.50：1和菌种质量百分数20.80%。混合原料发酵产气质量最高工艺参数为：料液浓度11.20%、碳氮比18.70：1、菌种质量百分数21.50%。 【关键词】：马铃薯茎叶 玉米秸秆 预处理 产气特性 混合发酵
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X71
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 导论12-20
• 1.1 研究背景12
• 1.2 马铃薯茎叶和玉米秸秆的资源分布及特性12-14
• 1.2.1 马铃薯茎叶的资源分布及特性12-14
• 1.2.2 玉米秸秆的资源分布及特性14
• 1.3 马铃薯茎叶和玉米秸秆资源化利用现状14-17
• 1.3.1 马铃薯茎叶资源化利用现状14-15
• 1.3.2 玉米秸秆资源化利用现状15-17
• 1.4 研究的目的和意义17
• 1.5 研究内容及技术路线17-20
• 1.5.1 研究内容17-18
• 1.5.2 技术路线18-20
• 第二章 干鲜马铃薯茎叶厌氧发酵比较试验20-26
• 2.1 材料与方法20-23
• 2.1.1 试验装置20
• 2.1.2 试验材料20-21
• 2.1.3 试验设计21-22
• 2.1.4 测定方法22-23
• 2.2 结果与分析23-25
• 2.2.1 干鲜马铃薯茎叶厌氧发酵产气量的变化23-24
• 2.2.2 干鲜马铃薯茎叶厌氧发酵甲烷含量的变化24-25
• 2.3 小结25-26
• 第三章 马铃薯茎叶厌氧发酵预处理单因素试验26-42
• 3.1 材料与方法26-27
• 3.1.1 试验装置26
• 3.1.2 试验材料26
• 3.1.3 试验设计26-27
• 3.1.4 测定方法27
• 3.2 结果与分析27-40
• 3.2.1 粒径对马铃薯茎叶厌氧发酵产气特性的影响27-31
• 3.2.2 沼液浸泡对马铃薯茎叶厌氧发酵产气特性的影响31-33
• 3.2.3 木醋液浸泡对马铃薯茎叶厌氧发酵产气特性的影响33-40
• 3.3 小结40-42
• 第四章 马铃薯茎叶厌氧发酵预处理工艺正交试验42-51
• 4.1 材料与方法42-43
• 4.1.1 试验装置42
• 4.1.2 试验材料42
• 4.1.3 试验设计42-43
• 4.1.4 测定方法43
• 4.2 结果与分析43-50
• 4.2.1 马铃薯茎叶厌氧发酵预处理正交试验产气量变化43-47
• 4.2.2 马铃薯茎叶厌氧发酵预处理正交试验甲烷含量变化47-50
• 4.3 小结50-51
• 第五章 马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵多因素试验51-67
• 5.1 材料与方法51-53
• 5.1.1 材料与装置51
• 5.1.2 试验设计51-53
• 5.2 结果与分析53-66
• 5.2.1 混合原料厌氧发酵产气量回归模型的建立53-57
• 5.2.2 混合原料厌氧发酵产气量回归模型的分析57-59
• 5.2.3 混合原料厌氧发酵甲烷含量回归模型的建立59-63
• 5.2.4 混合原料厌氧发酵甲烷含量回归模型的分析63-66
• 5.3 小结66-67
• 第六章 结论与讨论67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 讨论68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

稀酸降解植物纤维素的研究    杭志喜,崔海丽

沼液不同浸种时间对马铃薯的增产效果试验    孔祥斌;王荣芳;孔凡莹;

沼液不同浸种时间对马铃薯产量及经济性状的影响    李裕荣;肖昌智;曹文才;刘云娟;

沼液对马铃薯的应用效果研究    胡西萍 ,宋晨 ,何兵强

3种液肥对马铃薯增产效果试验初报    马汝俊;

稀硫酸预处理对稻草厌氧消化的影响    徐龙君;陈魏;农丽薇;李礼;

酸解微波预处理对秸秆厌氧消化的促进作用    冯磊;李润东;李延吉;

关于科学发展秸秆沼气项目的探讨    李佩胜;王宏志;

施用沼液对紫甘蓝产量、营养品质及土壤质量的影响    覃舟;

马铃薯叶片中茄呢醇的提取及应用    许金木;吴朝军;李桂兰;

桐城市农村户用沼气建设综述    张平;王晓东;

畜禽养殖场粪污对农村生态环境的影响及其综合治理    谢涛;陈玉成;于萍萍;

有机固体废弃物厌氧发酵处理的研究进展    左秀锦;巩潇;曹建明;苏荣梅;王永波;

生物质能概念界定与属性划分的探讨    周中仁;

木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究    浦跃武;刘坚;

沼肥对土壤和作物的影响研究现状    高红莉;郝民杰;赵风兰;

玉米秸秆酸解产糖影响因素研究    贾翠英;张玉辉;李兰;

干物质浓度对菠萝叶渣干式厌氧发酵产沼气的影响    邓怡国;王金丽;孙伟生;焦静;郑勇;王刚;

油菜秸秆降解菌群的筛选及降解特性研究    陈朝琼;刘新;

模辊式生物质燃料成型技术及设备的研究进展    郝玲;祖宇;董良杰;

秸秆、蓝藻和餐厨废弃物等生物质资源化利用的进展与探讨    翟志军;李俊;陈祥松;吴金勇;姚建铭;

秸秆规模化利用农村能源工程模式评价    艾平;晏水平;李会;王殿龙;张衍林;

生物菌剂对秸秆厌氧发酵的影响    王赛月;牛明芬;庞小平;

秸秆类高C/N原料厌氧产甲烷条件初探    艾平;晏水平;王媛媛;王殿龙;张衍林;

马铃薯、红薯、木薯酒糟制取沼气的对比分析    周红丽;谭兴和;熊兴耀;李美群;苏小军;杨晓军;

厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势    齐岳;董保成;尹建锋;

滚切式轻小型秸杆切碎机的研制    马荣朝;吴维雄;张黎骅;

沼气发酵在生态农业中的应用    林国庆;

关于发展生物质产业的几点思考    王亚静;

以沼气工程为纽带的生态农业浅析    罗成定;陈国权;

规模化畜禽养殖废弃物处理的技术经济优化研究    马永喜

嗜热真菌纤维二糖水解酶（CBHⅠ、CBHⅡ）和内切葡聚糖酶（EGⅠ）的分子改造    王秀娟

农林有机废弃物堆腐生产花卉栽培基质研究    栾亚宁

中国农村户用沼气区域适宜性与可持续性研究    陈豫

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究    孙优善

生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究    赵玲

生物质与煤共气化过程中磷元素的迁移与影响    张强

我国中部地区农业产业结构演进及调整优化方向研究    袁璋

产业融合视角下的现代农业发展研究    席晓丽

稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究    程士润

叶面喷施沼液及KH_2PO_4对设施油桃光合特性及果实品质的影响    王晨冰

沼液浓缩液与化肥配施对水稻和油菜产量及品质的影响    骆林平

丛粒藻形态多样性、遗传多样性分析与培养条件优化    王朋云

甜高粱茎秆采后生理特性及乙醇发酵工艺研究    孟伊娜

典型边际土地能源植物种植示范及其生态效应    余海波

玉米秸秆水解发酵制乙醇过程研究    曾庆梅

木质纤维素生物质预处理与水解过程的关键技术研究    王修胜

干旱山区杏树肥水调控效应研究    王伟军

自吸式供水及蚓粪复合基质对黄瓜幼苗生长的影响    张骁

玉米芯厌氧消化产气试验研究    王秀菊;曾国揆;刘士清;张无敌;尹芳;官会林;

沼液安全利用研究现状及进展    刘喜龙;刘建伟;刘宾;

混合培养对固氮菌和纤维素分解菌生长及固氮的影响    蒲一涛,钟毅沪,郑宗坤

炭醋肥对蔬菜产量与品质的影响    郭亚芬,张忠学,栾非时

沼气在大棚蔬菜生产中的应用    徐效俊;耿新美;张俊生;

应用沼肥生产绿色蔬菜的关键技术    徐秀国;

蔬菜废物两步批式厌氧消化产气实验研究    郑明霞;李秀金;李来庆;刘研萍;

我国无土栽培研究新技术新成果及发展动向    李式军,高丽红,庄仲连

沼液对甘蓝产量、品质及土壤肥力的影响    叶伟宗;成国良;陆宏;孙志栋;

观赏植物无土栽培基质研究进展    胡杨

基于提高麦秸厌氧消化性能的碱预处理方法研究及工程应用    庞云芝

利用畜禽粪便为原料生产优质厌氧发酵液工艺条件的研究    姚燕

热碱预处理对秸秆厌氧发酵的影响    郑万里

城市垃圾厌氧消化处理技术研究    乔玮

动植物生产废弃物厌氧消化工艺研究    卢旭珍

玉米秸秆厌氧消化试验研究    高志坚

沼气发酵生态系统与残留物综合利用技术研究    王金花

生物有机肥对提高蔬菜产量品质的作用机理研究    李梦梅

不同接种物对牛粪高温厌氧发酵过程的影响    余建峰

利用土壤微生物改善土壤质量的研究    唐薇薇

稻草中温高效厌氧消化生产生物气的实验研究    康佳丽

猪马铃薯茎叶中毒的诊治    陈焕明;

马铃薯茎叶割除的作用    王文荃;

青贮马铃薯茎叶的研究报告    汪鸿儒;

马铃薯茎叶青贮    刘兴义;

马铃薯茎叶精油成分和抗菌性研究    李伟;刘涛;陆占国;

家畜喂用马铃薯茎叶中毒    牧夫;

马铃薯茎叶蛋白质浓缩物的成份及营养价值    P.Hanczakowski;Marta Makuch;李其文;

马铃薯茎段扦插栽培技术    朱绍明;

马铃薯茎叶再利用研究    李伟;刘涛;陆占国;

利用马铃薯茎叶作棉田钾绿肥的研究初报    彦云;冯崑;

温室内环境因子对马铃薯茎流速率的影响    朴炫春;廉美兰;尹英敏;金钟范;白基烨;

野兔食料中毒的预防措施    文/段玉红

马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵特性及工艺参数研究    周彦峰

几种植物提取物对马铃薯茎线虫的活性与有效组分分离    闫磊

紫外线诱变处理对马铃薯茎段再生植株生理生化变异的影响    陈爱芹

不同生物制剂对马铃薯茎叶青贮品质的影响    徐亚姣

甘薯茎线虫寄生菌的分离    徐进军