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《西北农林科技大学》 2015年
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生物炭介导的鸡粪厌氧消化碳氮形态转化特性

蒲霜兰  
【摘要】:目前生物炭应用研究主要集中于土壤改良、污水处理、环境修复等领域,在厌氧消化领域相关报道不多。有关碳素和氮素对有机质厌氧消化的功能作用仅停留在碳氮配比方面,对于具体是何种碳素和氮素形态对厌氧消化起主导作用,目前尚不明确。为此,利用生物炭孔隙结构发达,比表面积大,具有较强的稳定性和吸附性,并且含碳量极为丰富的特性,进行生物炭介导的鸡粪厌氧消化碳氮转化特性试验研究,以期为高氮原料厌氧消化碳氮耦合优质高产工艺及其技术提供理论和实践支持。本文利用自行设计的厌氧消化试验装置,对生物炭介导的鸡粪开展三因素三水平的厌氧消化试验,在生物炭添加量2.5%、5.0%、7.5%,生物炭粒径20目、40目、60目,接种量20%、25%、30%的条件下,取样测定碳素和氮素形态含量、产气量、CH4含量、CO2含量和H2S含量。探索碳素和氮素形态在不同生物炭添加量、不同生物炭粒径、接种物不同添加量下的动态变化规律,分析碳素和氮素形态数据与产气特性的关系,研究确定影响产气特性的具体碳素和氮素形态。本文的主要内容和结果如下:(1)生物炭介导的鸡粪厌氧消化碳素形态转化及对产气特性的影响。研究表明,添加生物炭对鸡粪厌氧消化液中碳素形态及含量影响显著,厌氧消化液中碳素通过气态形式挥发和沼气微生物转化形成CH4。有机碳含量减少717.8mg/L,无机碳含量减少了减少229.5mg/L,碳素总量减少947.3mg/L,相当于减少了12.51%。TOC含量、TC含量、NPOC含量、IC含量均随厌氧消化时间延长而减少,在厌氧消化结束时分别降低了11.79%、6.02%、9.29%、12.80%,各种碳素形态之间均达到显著或极显著相关。各种碳素形态的变化对CH4、CO2及H2S含量的变化趋势影响不显著。(2)生物炭介导的鸡粪厌氧消化氮素形态转化及对产气特性的影响。研究表明,添加生物炭对鸡粪厌氧消化液中氮素形态影响显著,氮素总量明显减少,各氮素形态总量和试验前相比减少1557.34mg/L,相当于减少59.35%。TKN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和DIN均随厌氧消化时间延长而减少,在厌氧消化结束时分别降低59.35%、76.19%、0.77%、66.67%和24.66%;TON随厌氧消化时间延长而增加,增加5.06%。NH4+-N仍为厌氧消化液中氮素的主体构成形态,但其减少趋势也非常显著,一方面NH4+-N在厌氧消化作用下以NH3形态挥发,另一方面转化为NO3--N。氮素形态之间均达到显著或极显著相关,氮素形态的变化对CH4、CO2及H2S含量的变化趋势影响不显著。
【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】:2015
【分类号】:S216.4

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