纤维素酶、半纤维素酶预处理有机生活垃圾对厌氧消化的影响

论文摘要

对于有机生活垃圾采用厌氧消化技术能有效实现垃圾处理的资源化。然而,纤维素类物质含量高的有机物水解酸化阶段通常是其厌氧消化主要限速步骤。因此本文考虑在厌氧消化前用纤维素酶、半纤维素酶分别对有机生活垃圾进行预处理,加快水解阶段速率,从而提高原料利用率和沼气产率,缩短消化周期,为优化厌氧消化工艺提供基础数据。首先,对有机生活垃圾成分进行分析,结果表明纤维素类物质的含量最高,纤维素和木糖分别为28.03%和27.64%。其次,采用单因素实验法,研究了用纤维素酶、半纤维素酶水解有机生活垃圾时纤维素酶的添加量、半纤维素酶的添加量、底物浓度、水解时间、水解温度和水解液pH分别对有机生活垃圾纤维素和半纤维素水解率的影响。结果表明：纤维素酶水解有机生活垃圾的适宜条件为：纤维素酶添加量120U/gVS、底物浓度8%、水解时间24h、水解温度60℃、水解液pH5.6,此时纤维素降解率可达24.2%；半纤维素酶水解有机生活垃圾的适宜条件为：半纤维素酶添加量20万U/gVS,底物浓度10%、水解时间12h、水解温度50℃、水解液pH5.6,此时半纤维素降解率可达37.4%。再次,采用单因素和多因素均匀实验法,研究了料菌比分别为1：1、1.5：1、2：1、2.5：1、3：1、3.5：1,消化浓度分别为2%、4%、6%、8%、10%、12%(VS浓度)对厌氧消化的影响。单因素实验结果表明最佳消化浓度和料菌比分别为6%和2.5：1。多因素均匀实验结果表明对产气和产甲烷的影响顺序为消化浓度>料菌比。最后,采用单因素和多因素均匀实验法,研究纤维素酶、半纤维素酶预处理有机生活垃圾时各因素对厌氧消化产气和产甲烷的影响。单因素实验表明：纤维素酶预处理有机生活垃圾强化厌氧消化的适宜条件为：纤维素酶添加量120U/gVS,底物浓度8%、水解时间24h、水解温度60℃、水解液pH5.6；半纤维素酶预处理有机生活垃圾强化厌氧消化的适宜条件为：半纤维素酶添加量20万U/gVS,底物浓度10%、水解时间12h、水解温度50℃、水解液pH5.6。多因素均匀实验表明：纤维素酶预处理时各因素对厌氧消化的影响顺序为酶添加量、水解液pH>水解温度、底物浓度>水解时间。半纤维素酶预处理时各因素对厌氧消化的影响顺序为酶添加量、水解液pH>水解温度、底物浓度>水解时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机生活垃圾概述
• 1.1.1 有机生活垃圾的产生及危害
• 1.1.2 有机生活垃圾的处理处置
• 1.2 有机生活垃圾厌氧消化处理
• 1.2.1 有机生活垃圾厌氧消化的原理
• 1.2.2 有机生活垃圾厌氧消化的影响因素
• 1.3 纤维素类物质
• 1.3.1 纤维素
• 1.3.2 半纤维素
• 1.3.3 木质素
• 1.4 纤维素类酶对厌氧消化的影响及促进
• 1.4.1 纤维素酶对厌氧消化的影响及促进
• 1.4.2 半纤维素酶对厌氧消化的影响及促进
• 1.5 课题的研究意义和研究内容
• 1.5.1 课题的研究意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 第二章 纤维素酶、半纤维素酶水解有机生活垃圾
• 2.1 实验材料和实验方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 实验仪器
• 2.1.4 分析项目测定方法
• 2.1.5 实验流程
• 2.2 实验结果及讨论
• 2.2.1 酶用量对水解率的影响
• 2.2.2 底物浓度对水解率的影响
• 2.2.3 水解时间对水解率的影响
• 2.2.4 水解温度对水解率的影响
• 2.2.5 水解液pH对水解率的影响
• 2.3 小结
• 第三章 料菌比和消化浓度对厌氧消化的影响
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 分析项目和方法
• 3.1.3 实验装置
• 3.1.4 实验方法
• 3.2 单因素实验结果与分析
• 3.2.1 料菌比对有机生活垃圾厌氧消化的影响
• 3.2.2 消化浓度对有机生活垃圾厌氧消化的影响
• 3.3 多因素实验结果分析及讨论
• 3.4 小结
• 第四章 纤维素酶、半纤维素酶预处理对厌氧消化的影响
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 分析项目和方法
• 4.1.3 实验装置
• 4.1.4 实验流程
• 4.2 单因素实验结果分析及讨论
• 4.2.1 预处理中酶用量对中温厌氧消化的影响
• 4.2.2 预处理中底物浓度对中温厌氧消化的影响
• 4.2.3 预处理中水解时间对中温厌氧消化的影响
• 4.2.4 预处理中水解温度对中温厌氧消化的影响
• 4.2.5 预处理中水解液pH对中温厌氧消化的影响
• 4.3 多因素实验结果分析及讨论
• 4.3.1 纤维素酶预处理多因素实验结果分析及讨论
• 4.3.2 半纤维素酶预处理多因素实验结果分析及讨论
• 4.4 小结
• 4.4.1 单因素实验结论
• 4.4.2 多因素均匀设计实验结论
• 第五章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 5.3 创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文