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摘 要

厌氧发酵由于既可以处理固体垃圾又可以产生能量而成为一种处理有机污染物的一种很有前途的方法。体系pH值是影响体系产气速率的关键因素，本实验通过用氢氧化钠和二乙烯三胺对聚丙烯腈纤维进行改性，并把改性后的纤维分别加入以猪粪和玉米秸秆为基质的厌氧发酵体系以降低体系pH的波动来提高产气速率。最终玉米秸秆体系的产气量提高了60%，而猪粪体系的产气速率降低了6%，这可能是由猪粪和秸秆不同的碳氮比引起的。

关键词：厌氧发酵 聚丙烯腈 产气速率

The effect of modified polyacrylonitrile fiber on anaerobic fermentation gas production rate

Abstract

Anaerobic digestion is a promising way for organic pollution because it can degrade solid waste and produce energy simultaneously. The pH value of the anaerobic system is the key factor that effect its biogas production, the study modified polyacrylonitrilefiber with  sodium hydroxide and diethylenetriamine and add it in the anaerobic system that digest pig manure and cornstalk to reduce the fluctuation of pH value and then increase the biogas production. And it was found that the biogas production of pig manure system was increased by 60% and that of cornstalk was decreased by 6%,which was thought due to the difference in composition between pig manure and cornstalk.

Key Words:anaerobic digestion; polyacrylonitrile; rate of biogas production

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1我国的环境状况 1

1.2 解决环境污染的方法 1

1.2.1焚烧 1

1.2.2填埋 2

1.2.3堆肥 2

1.2.4厌氧发酵 3

1.3沼气工程在我国的发展现状 4

1.3.1 厌氧发酵原理 5

1.3.2厌氧发酵中的各细菌之间的关系 6

1.3.3厌氧发酵的影响因素 7

1.4 聚丙烯腈纤维的合成 10

1.5本研究的目的及意义： 11

第二章 聚丙烯腈纤维的改性与表征 12

2.1 主要试剂及仪器 12

2.1.1 化学试剂 12

2.1.2 实验仪器 12

2.1.3 样品表征 12

2.2 聚丙烯腈纤维的改性和表征 12

第三章 聚丙烯腈的加入对厌氧发酵体系产气速率的影响 16

3.1 发酵原料、试剂及仪器 16

3.1.1 发酵原料 16

3.1.2 实验试剂 16

3.1.3 实验仪器 16

3.2 发酵实验 16

3.2.1发酵装置 16

3.2.2 发酵体系 16

3.2.3实验结果及讨论 17

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 引言

1.1我国的环境状况

随着当今社会人口的增加，经济的不断发展，环境污染问题，资源短缺问题日益增重，它们严重影响了我们的社会发展，同时也制约了人类的生存。所以，解决环境污染，能源短缺就成为了我们最重要的问题。农业生产的废弃物为可再生能源，而且数量巨大，我国每年能够产生3亿多吨城市垃圾，30多亿吨畜禽粪便，以及大量农业秸秆等低劣生物质，如果这些农业废弃物得不到有效的处理，将会是一种资源上的浪费，如果将其排放可能导致严重的环境污染问题，给我们以及我们的子孙后代带来健康问题。同时，由于人类对蛋奶肉的需求量不断增多，集中养殖的生产方式越来越多，随之产生的大量的粪便得不到有效的处理，将会严重影响我们的生存环境。

日益增多的废弃物只有经过长时间才能被微生物所分解，而且采用传统的焚烧，填埋等方式不仅占地面积大，而且严重污染我们的生存环境。这些未经处理禽畜粪便中含有大量的有害细菌，在自然条件下会释放出许多有害的气体，比如NH₃和H₂S^[1]。如果不能及时处理这些粪便则会污染空气，水源以及土壤。世界各国人们对石油，天然气，煤炭等一些不可再生能源的需求日益增多，导致现在能源短缺，所以，利用沼气发酵技术不仅可以缓解能源的匮乏，而且还可以减少废弃物对环境的污染^[2]。因此，研究如何使沼气发酵技术的产甲烷量和产气速率增多是本实验研究的重点。

1.2 解决环境污染的方法

1.2.1焚烧

焚烧法处理垃圾是目前世界工业发达国家最广泛采用的手段之一，如日本，德国，法国等国于1995年焚烧处理率分别为72.8%,50.5%,38%。我国焚烧技术的研究起步于20世纪80年代，焚烧法处理是一种对垃圾进行高温热化学处理的技术。将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉炉膛内燃烧，在鼓入助燃空气和850℃以上的高温条件下，垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应，放出热量和高温可燃气体以及少量性质稳定的固体灰渣。垃圾能靠自身的能量能够维持自燃，而不用再提供辅助燃料。垃圾燃烧释放的热能可以加以回收，这也符合垃圾处理技术的资源化要求;性质稳定的灰渣可以进行有类别的利用或填埋处理;经过焚烧处理，分解、破坏了垃圾中的有害、有毒废弃物和各种恶臭，彻底杀灭了各种细菌、病毒。据测定，若措施得当，采用焚烧方法处理垃圾可以从垃圾中回收大量的金属和热能。焚烧处理可以使垃圾减重70%一75%，减量80%一92%。因此，采用焚烧法处理城市生活垃圾可实现垃圾的减容化、无害化和资源化，是处理生活垃圾的一种最有效的方法之一^[3]。

但是如果采用不当的焚烧方式，在垃圾焚烧厂周围，将会造成环境的污染，特别是对大气的污染比较严重^[4]。垃圾焚烧的同时会有重金属、氯有机化合物(二恶英类)、氧化氢、硫化物、氮化物及氟化物随同烟尘一起排放到环境中。

1.2.2填埋

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