纤维乙醇废水沼气发酵的试验研究

【摘要】：随着能源短缺、环境污染以及粮食紧张等问题的日益加剧,发展可再生能源,尤其是生物质能源引起了国内外的高度重视,以资源丰富的廉价纤维质原料生产乙醇被认为是发展循环经济和可再生能源的有效途径,发展纤维乙醇成为国内外研究的热点。目前,纤维乙醇的生产正逐渐走向工业化,其生产过程产生大量高浓度有机废水的处理问题亟待解决。 本文以河南天冠集团纤维乙醇厂的废水(纤维乙醇废水)为研究对象,在常规水质情况分析的基础上,设计了UASB反应器对纤维乙醇废水进行沼气发酵处理的小试工艺,同时考察了微量金属元素Fe、Co、 Ni对纤维乙醇废水沼气发酵的影响,探索出一条有效的以及资源化的纤维乙醇废水处理技术。 首先,对纤维乙醇废水进行了常规水质情况分析,废水中COD为18705mg/L, BOD5为8517mg/L, B/C大于0.4,悬浮物含量达到1387mg/L, pH为4.16,乙酸含量为4545mg/L。结果表明,纤维乙醇废水属于酸性高浓度有机废水,可以采用生物法处理。 然后,在中温(35±1)℃的环境下,采用UASB工艺对纤维乙醇废水进行沼气发酵处理,系统地研究了UASB反应器的启动过程以及启动过程中各项试验指标的变化情况。结果表明,HRT和pH是影响沼气发酵的重要因素；UASB反应器启动成功后,在最大进水COD浓度为7000mg/L和HRT为最佳值3d的条件下,即有机负荷为2.33kg/(m3·d), COD去除率达到76%,日产气量和日产气率分别为20.1L/d和0.44m3/kgCOD,沼气中甲烷含量为60.45%,即甲烷产率为0.27m3/kgCOD。 最后,在UASB反应器的稳定运行期,考察了在进水中分别添加微量金属元素Fe、 Co、Ni对纤维乙醇废水沼气发酵的影响。结果表明,选择添加适宜浓度的微量金属元素是相当重要的,单独添加微量金属元素Fe、 Co、Ni的最适宜浓度分别为1.0mg/L、0.2mg/L、0.4mg/L。 【关键词】：纤维乙醇废水 沼气发酵 微量金属元素 影响
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 文献综述10-23
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 沼气发酵11-14
• 1.2.1 沼气11
• 1.2.2 沼气发酵微生物11-12
• 1.2.3 沼气发酵的原理12-13
• 1.2.4 沼气发酵的特点13-14
• 1.3 沼气发酵工艺及控制条件14-20
• 1.3.1 沼气发酵工艺14-16
• 1.3.2 沼气发酵工艺控制条件16-20
• 1.4 厌氧生物反应器20-21
• 1.5 纤维乙醇废水研究现状21-22
• 1.6 课题的创新点与研究内容22-23
• 1.6.1 创新点22
• 1.6.2 研究内容22-23
• 2 试验材料与方法23-29
• 2.1 废水23-24
• 2.1.1 废水来源23
• 2.1.2 废水水质情况23-24
• 2.2 接种污泥24
• 2.3 试验装置24-27
• 2.3.1 UASB反应器24-25
• 2.3.2 试验装置与工艺流程25-27
• 2.4 试验仪器与试剂27
• 2.4.1 仪器27
• 2.4.2 试剂27
• 2.5 检测项目与分析方法27-29
• 2.5.1 精密酸度计测定pH27-28
• 2.5.2 气相色谱法测定甲烷含量28-29
• 3 UASB工艺处理纤维乙醇废水的试验研究29-53
• 3.1 UASB反应器概述29-31
• 3.1.1 UASB反应器的结构29-30
• 3.1.2 UASB反应器的工作原理30
• 3.1.3 UASB反应器的特点30-31
• 3.1.4 UASB反应器的启动31
• 3.2 试验设计与检测指标31-33
• 3.2.1 试验设计31-32
• 3.2.2 检测指标32-33
• 3.3 结果与讨论33-51
• 3.3.1 UASB反应器的启动运行33-50
• 3.3.2 废水沼气发酵处理效能综合分析50-51
• 3.4 小结51-53
• 4 微量金属元素对沼气发酵影响的研究53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 微量金属元素对沼气发酵影响的概述53-56
• 4.2.1 微量金属元素对沼气发酵影响的机理53-55
• 4.2.2 微量金属元素对沼气发酵影响的研究现状55
• 4.2.3 添加微量金属元素的经济可行性55-56
• 4.3 试验设计与检测指标56-58
• 4.3.1 配制溶液56
• 4.3.2 试验设计56-57
• 4.3.3 检测指标57-58
• 4.4 结果与讨论58-66
• 4.4.1 微量金属元素Ni对沼气发酵的影响58-60
• 4.4.2 微量金属元素Co对沼气发酵的影响60-63
• 4.4.3 微量金属元素Fe对沼气发酵的影响63-66
• 4.5 小结66-68
• 5 结论与展望68-70
• 5.1 结论68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果74-75
• 致谢75

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