学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
汽爆秸秆两相法厌氧发酵试验研究
作 者: 刘杰博
导 师: 徐桂转
学 校: 河南农业大学
专 业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 蒸汽爆破 玉米秸秆 两相 厌氧发酵
分类号: S216.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 30次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
在化石能源日渐匮乏、能源形势日益紧张的今天,人类寻找替代或辅助能源并提高能源利用效率的要求显得愈加迫切。目前我国农作物秸秆资源总量丰富但利用水平较低,如能将其用于沼气发酵,不仅能解决当前因焚烧秸秆、滥用化肥而造成的环境污染,也能缓解能源紧张给社会带来的压力。同时,由于秸秆中木质素、纤维素、半纤维素相互缠绕,不利于发酵,需对其进行预处理。汽爆破预处理已经被广大学者证明是一种有效的秸秆预处理方法,但秸秆汽爆预处理后用于厌氧发酵产沼气特性的研究并不多见。本文是在农业部“引进国际先进农业科学技术”项目:秸秆厌氧发酵技术引进、消化与创新(编号2010-s25,2011-s15)的资金扶持下进行。本文对玉米秸秆进行了蒸汽爆破预处理并进行两相厌氧发酵试验,并与单相厌氧发酵试验的结果进行对比,选取了不同原料浓度,对产酸相的pH值、挥发性脂肪酸(VFAs)值的变化特性和其对厌氧发酵的影响进行了分析。并进行了两相厌氧发酵工艺条件的研究,得到了产酸阶段和产甲烷阶段的最适工艺参数。研究得出的主要研究结论如下:(1)对比不同消化液TS浓度对厌氧反应的影响发现,较高浓度的TS,料液pH值下降速度较快,并长时间维持在较低的pH值内,造成料液酸化,不利于发酵的进行,延长了发酵周期;同时,高浓度发酵对于产气量和甲烷含量的影响很大,往往是产气量和甲烷含量随TS升高而降低。(2)通过对3种VFAs在试验过程中含量变化的分析,发现微生物对乙酸和丁酸利用较多,在整个发酵周期里乙酸和丁酸的含量变化较大,但对丙酸利用较少。(3)对不同温度的厌氧发酵研究结果发现,采用中温35℃进行两相厌氧发酵试验最为适宜。(4)两相厌氧发酵试验中采用不同回流量,结果发现,在回流量为120mL时,可以获得较高的产气量和甲烷体积含量,分别为11005mL和68.3%。(5)通过比较两相和单相厌氧反应器运行效果,发现两相厌氧发酵过程中经过产酸相的缓冲之后,两相反应器中产甲烷菌对pH值的适应范围更广,更耐受冲击负荷和环境骤变,单位有机物平均产气量达到660.6mL/gVS,比单相发酵提高52%,发酵周期缩短60%。在处理农作物秸秆废弃物时,两相厌氧发酵工艺显示出极大的优势。
|
全文目录
致谢 4-8 摘要 8-9 1 绪论 9-20 1.1 研究背景 9 1.2 秸秆利用现状 9-11 1.2.1 秸秆的产生和性质 9-10 1.2.2 秸秆的利用方式 10-11 1.3 厌氧消化工艺原理 11-15 1.3.1 厌氧消化的基本原理 11 1.3.2 厌氧消化的影响因素 11-13 1.3.3 厌氧消化的三种阶段理论 13-14 1.3.4 厌氧消化的中间产物抑制机理 14-15 1.4 两相厌氧消化理论 15-18 1.4.1 两相厌氧发酵的基本理论 15 1.4.2 两相厌氧消化的特点 15-16 1.4.3 两相厌氧消化相分离方式 16 1.4.4 两相厌氧消化的国内外研究现状 16-18 1.5 玉米秸秆的结构分析 18-19 1.6 研究内容的提出 19-20 1.6.1 研究内容 19 1.6.2 技术路线 19-20 2 试验材料与试验方法 20-29 2.1 试验材料 20 2.2 试验仪器与设备 20 2.3 分析方法 20-26 2.3.1 TS、VS 的测定 20-21 2.3.2 含氮量测定 21 2.3.3 含碳量测定 21-22 2.3.4 甲烷和二氧化碳的测定 22-24 2.3.5 VFAs 测定 24-26 2.3.6 pH 值测定 26 2.3.7 产气量测定 26 2.4 试验方法 26-29 2.4.1 玉米秸秆汽爆预处理方法 26 2.4.2 低固体(湿式)浓度厌氧发酵方案 26-28 2.4.3 试验方案设计 28-29 3 汽爆玉米秸秆厌氧发酵试验研究 29-36 3.1 汽爆玉米秸秆在不同 TS 下的发酵效果 29-32 3.1.1 汽爆玉米秸秆在不同 TS 下的发酵 29-31 3.1.2 汽爆玉米秸秆在不同 TS 下的产气效果 31-32 3.1.3 小结 32 3.2 低浓度发酵在不同温度下的产酸相的发酵效果 32-34 3.2.1 低浓度发酵在不同温度下的产酸相的发酵 32-34 3.2.2 小结 34 3.3 汽爆玉米秸秆厌氧发酵试验研究小结 34-36 4 汽爆玉米秸秆两相法厌氧发酵试验研究 36-46 4.1 发酵周期中 pH 值的变化 36-37 4.2 发酵周期里产气情况和产气中甲烷含量的变化 37-38 4.2.1 产气情况 37-38 4.2.2 产气中甲烷含量的变化 38 4.3 VFAs 的降解 38-42 4.3.1 总 VFAs 的变化 38-40 4.3.2 各组分 VFAs 的变化 40-42 4.4 两相与单相厌氧反应器运行效果比较研究 42-45 4.4.1 pH 变化 42 4.4.2 挥发酸浓度变化 42-43 4.4.3 有机物去除率 43 4.4.4 产气量和气体成分 43-44 4.4.5 单相和两相反应器产甲烷潜力分析 44-45 4.5 小结 45-46 5 结论与建议 46-47 5.1 试验结论 46 5.2 试验建议 46-47 参考文献 47-51 硕士期间发表论文 51 Abstract 51-52
|
相似论文
- 比例式气液两相高温燃料流量调节阀的研究,V233.2
- 二次风射流角度对W型火焰锅炉炉内气固流动的影响,TK229
- 玉米秸秆层燃特性的试验研究,TK16
- 远程多轴步进电机控制驱动系统的研制,TM383.6
- 玉米秸秆发酵基质混合配比对盆栽牡丹理化性状的影响,S685.11
- 玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究,S216.4
- 添加啤酒糟提高玉米秸秆与农副产品混合青贮发酵品质的研究,S816.53
- 外加秸秆与柠檬酸对土壤中铜和镉有效性的影响,X131.3
- 添加啤酒糟对农作物秸秆和农副产品混合青贮发酵品质的影响,S816.53
- 基于图像处理技术的两相流动特性描述,TP391.41
- 稀硝酸作用下玉米秸秆热水解及水解液生物酸化的研究,X712
- 回流搅拌型混合物料厌氧消化器的设计与发酵工艺研究,S216.4
- 被动式直接甲醇燃料电池阳极通道内气泡行为研究,TM911.4
- 旋流干燥器两相流特性研究,TQ021
- 基于诱导风流机制下的粉尘运移规律研究,X513
- 钢渣碳酸化反应数值模拟研究,X757
- 洗涤冷却室内部结构优化及热质传递过程的数值模拟,TQ546
- 方腔内气固两相流动的格子Boltzmann模拟,O359
- 直升机惯性粒子分离器流道结构型线分析与优化,V275.1
- 采用气液两相流方法清洗络合—超滤污染膜组件的研究,X703
- 不同有机物料对风蚀土壤特性及玉米产量的影响,S513
中图分类: > 农业科学 > 农业工程 > 农业动力、农村能源 > 生物能(生物质能)的应用 > 植物能源
© 2012 www.xueweilunwen.com
|