文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
蔬菜废弃物沼气发酵工艺条件及沼气发酵残余物综合利用技术
的研究
姓名:王远远
申请学位级别:硕士
专业:生态学
指导教师:刘荣厚
20080111
蔬菜废弃物沼气发酵工艺条件及
沼气发酵残余物综合利用技术的研究
摘要
蔬菜废弃物产生量大,有机物和水分含量高,如果不经过合理处
置会造成资源浪费和环境污染。目前,国内外研究与开发应用的蔬菜
废弃物集中处理技术主要包括填埋、焚烧、堆肥、饲料化和厌氧消化
技术。与其它技术相比,厌氧消化技术在有效实现蔬菜废弃物的无害
化、减量化、资源化上占据优势,但利用厌氧消化技术处理蔬菜废弃
物仍是一项新技术,对于其厌氧消化工艺条件的研究对蔬菜废弃物的
资源化处理具有深远意义;同时厌氧消化的意义不仅仅在于其能量的
回收,其残余物的综合利用也具有极为重要的意义。本课题结合上海
市科委重大科技攻关项目(05dzl2010)“崇明岛生物质能循环型应
用技术的研究与示范——沼气工程子课题”,通过蔬菜废弃物沼气发
酵工艺参数的研究,探索蔬菜废弃物进行资源化利用的新途径,通过
对沼气发酵残余物综合利用技术的研究,为有机生物肥的开发利用提
供参考,实现生物质能的多层次循环利用。
,在实验室自行设计的小型沼
气发酵装置上进行了厌氧发酵试验,通过具有代表性的接种物浓度
(20%,30%,50% )、添加微量金属元素(Fe2+、Co2+、Ni2+)、
反应的温度(常温,35±1℃,55±1℃)三个影响因素的试验研究结
果表明,接种物浓度为 30%的实验组在整个发酵期间挥发酸含量、氨
态氮含量以及 pH 值都在正常范围内,且优于其他两组;总产气量和
最高甲烷含量分别为 和 %,明显高于其他两组及空
I
白组实验。因此,接种量为 30%的实验组更符合蔬菜废物厌氧发酵特
性,保证系统的顺利运行。在消化基质、消化时间及其他条件相同的
情况下,添加微量金属元素 Fe、Co、Ni 使产气量增加了 %,甲
烷百分含量提高了 %,同时比不添加微量金属元素的实验组提
前 4d 结束反应。因此,添加适量的金属离子(Fe2+、Co2+、Ni2+)可
加快厌氧反应速率,对厌氧系统菌种的生长、繁殖有较大的促进作用。
中温条件(35±1℃)实验组的挥发酸含量、氨态氮含量以及 pH 值都
在正常范围内,且优于其他两组;总产气量为 5892ml 比高温条件
(55±1℃)实验组的总产气量 4136ml 高出 %;最高甲烷含量为
%比高温条件(55±1℃)实验组的甲烷含量 %和常温实验组
的甲烷含量 % 分别高出 %和 %。因此,中温条件(35±1℃)
适合于蔬菜废弃物厌氧发酵产气。
白菜产量、品质和土壤养分含量的影响。试验结果表明:小白菜产量
以施沼气发酵残余物低量处理的最高,单产为 kg/(667m2),
与对照相比增幅为 23%;从品质指标来看,小白菜的维生素 C 含量
以施沼气发酵残余物高量处理最佳,维生素 C 含量达 mg/
(100g),比对照增加了 %,极显著于其他处理;小白菜的可
溶性糖含量以沼气发酵残余物低量处理最好,可溶性糖含量为
mg/kg,比对照增加 %;小白菜的***盐含量以施沼气
发酵残余物中量处理最低,为 mg/kg,与对照的降幅为 %。
施用沼气发酵残余物后,土壤中的速效钾、速效磷和碱解氮含量均比
对照增加,且以沼气发酵残余物高量处理最好;沼气发酵残余物各处
理的土壤 pH 值都比对照处理的低,说明其可降低土壤的碱性,使土
II
壤 pH 值接近中性有积极作用,其中沼气发酵残余物高量处理的土壤
pH 值最低。因此,施用沼气发酵残余物可提高蔬菜的产量和品质,
改善土壤的理化性质。
,研究了沼液不同施
用浓度对小白菜生物学性状、产量和品质的影响。试验结果表明:沼
液作为一种有机肥,其丰富的养分含量有助于改善小白菜的生物学性
状,在苗期后第 35d,施用沼液低量处理的小白菜的叶片宽、叶片长
和叶柄长比其他各处理高,分别为 ,,;
沼液中量处理的小白菜的叶片数为 片,高于其他各处理。施用沼
液显著提高了小白菜的产量,其中沼液高量处理产量最高,达
kg