輪葉黑藻厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能的優(yōu)化及模擬研究.pdf

1、輪葉黑藻具有很好的水質(zhì)修復(fù)功能，在富營養(yǎng)化及重金屬污染水體中具有廣泛的應(yīng)用，但輪葉黑藻生長速度快，進(jìn)入衰敗期后易腐爛分解，若不對(duì)其進(jìn)行打撈處理，可能造成更嚴(yán)重的水體污染。通過厭氧發(fā)酵技術(shù)對(duì)其加以資源化利用，不僅可以解決衰敗后引起的環(huán)境污染問題，同時(shí)還能夠制取富含甲烷的沼氣作為清潔能源。因此，本文以輪葉黑藻作為底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)研究，并通過NaOH預(yù)處理對(duì)其產(chǎn)氣性能進(jìn)行優(yōu)化，考察NaOH濃度，預(yù)處理時(shí)間以及污泥接種率對(duì)產(chǎn)氣結(jié)果的影響。在

2、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助厭氧消化一號(hào)模型（ADM1）對(duì)輪葉黑藻厭氧發(fā)酵過程展開模擬研究，通過靈敏度分析和參數(shù)估計(jì)，尋找出敏感參數(shù)并對(duì)取值進(jìn)行優(yōu)化，以構(gòu)建出適合輪葉黑藻發(fā)酵的ADM1模型。主要研究結(jié)論如下：
　　(1)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輪葉黑藻不做任何預(yù)處理，直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣，沼氣產(chǎn)率可達(dá)219.56L/Kg TS，其中甲烷產(chǎn)率達(dá)到81.74 L/Kg TS，說明厭氧發(fā)酵技術(shù)適用于輪葉黑藻資源化處理。
　　(2)利用NaOH對(duì)輪葉

3、黑藻預(yù)處理后，再進(jìn)行厭氧發(fā)酵，結(jié)果表明適量的NaOH濃度和處理時(shí)間可以有效地提高產(chǎn)氣量，而當(dāng)NaOH濃度過高時(shí)，反而會(huì)引起發(fā)酵液的滲透壓上升，抑制發(fā)酵反應(yīng)，減少了產(chǎn)氣量。通過響應(yīng)曲面法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用 Design-Expert軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，最佳的預(yù)處理?xiàng)l件為：NaOH濃度0.19 mol/L，預(yù)處理時(shí)間9.95h，后續(xù)污泥接種率21.23％。在此條件下，模型擬合出的甲烷產(chǎn)率為148.42 L/Kg TS，而最終

4、通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在該條件下，輪葉黑藻實(shí)際產(chǎn)甲烷率為146.50 L/Kg TS，比預(yù)實(shí)驗(yàn)中未經(jīng)預(yù)處理的輪葉黑藻產(chǎn)甲烷率高79.22%，說明NaOH預(yù)處理可以有效地提高輪葉黑藻的產(chǎn)氣性能。
　　(3)基于ADM1模型，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為模型研究的數(shù)據(jù)來源對(duì)輪葉黑藻厭氧發(fā)酵過程進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明，kdis, khyd_pr, km_aa, km_ac, km_h2, Ks_aa和Ks_ac為影響模擬結(jié)果的敏感參數(shù)，通過參數(shù)估計(jì)對(duì)敏感參