秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝優(yōu)化與反應(yīng)器的啟動

【摘要】：隨著我國人口數(shù)量增多，對糧食需求加大，農(nóng)作物產(chǎn)量大幅度提高，致使副產(chǎn)物秸稈的數(shù)量也極具增加。由于農(nóng)村科技水平較低，傳統(tǒng)的處置方法不僅起不到生物質(zhì)的高效利用，而且還對大氣、土壤等生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害。通過利用厭氧發(fā)酵技術(shù)，將農(nóng)作物秸稈作為消化原料進行沼氣生產(chǎn)，發(fā)酵后的沼渣進行簡單處理后還可以作為有機生態(tài)肥料二次利用，完全能夠達(dá)到無害化處理的目的，是緩解我國農(nóng)村與城市用能緊張行之有效的措施。但因農(nóng)作物秸稈中，具有較高的木質(zhì)素成分，不易被厭氧生物菌消化代謝，導(dǎo)致沼氣產(chǎn)量少，發(fā)酵效率低，從而限制了秸稈沼氣產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。此外，在秸稈的厭氧發(fā)酵工藝中，工藝條件的選擇對能否實現(xiàn)發(fā)酵體系的快速啟動和最終的產(chǎn)氣效果都會造成很大影響。因此，為提高秸稈的原料利用率和發(fā)酵體系的產(chǎn)氣水平，本課題以小麥秸稈為實驗材料，通過氨化預(yù)處理手段改善小麥秸稈的可降解性，研究在進行厭氧發(fā)酵時不同因素條件對產(chǎn)氣特性的影響，并對氨化厭氧發(fā)酵工藝進行優(yōu)化，最終將優(yōu)化后的發(fā)酵工藝用于自行設(shè)計的厭氧反應(yīng)器的啟動。 本論文的研究內(nèi)容分為三部分：首先，研究了氨化時間對預(yù)處理效果的影響，及在不同溫度、原料組分配比和發(fā)酵濃度下的氨化厭氧發(fā)酵過程，并對秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝進行優(yōu)化；其次，采用發(fā)酵殘料作為接種物，并通過補料-分批發(fā)酵實驗，研究了在不同接種量下的產(chǎn)氣過程；最后，設(shè)計制備了立式圓柱形水浴夾層保溫生物反應(yīng)器，并進行反應(yīng)器的發(fā)酵啟動，對啟動過程中的各項指標(biāo)進行檢測分析。 實驗結(jié)果表明：（1）氨化時間越長，麥秸的處理效果變好，氨化15d已可有效地破壞秸稈的纖維結(jié)構(gòu)，提高秸稈中揮發(fā)性固體含量，使表面親水性能增強；中溫（35℃）、原料組分配比為秸稈：牛糞：污泥=1:0.5:0.5（干物質(zhì)質(zhì)量比）、發(fā)酵濃度調(diào)節(jié)到20%的氨化厭氧發(fā)酵工藝條件最優(yōu)，產(chǎn)氣效果最好。（2）發(fā)酵殘料接種實驗中，接種量為1:2（原料與接種物干重比）時具有較高的產(chǎn)氣速率，產(chǎn)氣總量最大；在間歇補料二次發(fā)酵時，發(fā)酵系統(tǒng)的產(chǎn)氣性能減弱，單位秸稈TS產(chǎn)氣率降低；并將不同添加原料組分實驗的產(chǎn)氣效果進行對比發(fā)現(xiàn)，補料基質(zhì)中無需添加牛糞。（3）設(shè)計制備的厭氧反應(yīng)器具有水浴保溫層，對其進行恒溫氨化厭氧發(fā)酵的啟動，在40d的啟動運行過程中產(chǎn)氣穩(wěn)定，累積產(chǎn)氣量達(dá)到72422mL，平均產(chǎn)氣率及TS產(chǎn)氣率分別為1724.33mL/d，178.82mL/d，平均容積產(chǎn)氣率為0.3L/(L·d)；啟動過程中沒有發(fā)生酸敗現(xiàn)象，40d后的COD去除率在65%左右。 【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)能源 植物秸稈 氨化厭氧發(fā)酵 生物氣 反應(yīng)器啟動
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X712
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景11
• 1.2 秸稈的主要資源化途徑及存在的問題11-14
• 1.2.1 秸稈的肥料化利用11-12
• 1.2.2 秸稈的飼料化利用12
• 1.2.3 秸稈的燃料化利用12-13
• 1.2.4 秸稈的工業(yè)化利用13
• 1.2.5 秸稈利用存在的問題13-14
• 1.3 秸稈的厭氧發(fā)酵技術(shù)14-18
• 1.3.1 秸稈的組分、結(jié)構(gòu)及其特性14
• 1.3.2 厭氧發(fā)酵過程及其機理14-17
• 1.3.3 秸稈厭氧發(fā)酵的工藝條件17-18
• 1.4 秸稈的預(yù)處理技術(shù)18-20
• 1.4.1 秸稈的預(yù)處理方法18-19
• 1.4.2 氨化預(yù)處理中的關(guān)鍵因素19-20
• 1.5 厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究進展20-21
• 1.5.1 單相厭氧發(fā)酵技術(shù)研究狀況20
• 1.5.2 兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)研究狀況20-21
• 1.6 課題研究的目的和意義及主要研究內(nèi)容21-22
• 1.6.1 研究的目的和意義21
• 1.6.2 研究的主要內(nèi)容21-22
• 2 秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝及影響因素研究22-37
• 2.1 材料與方法22-27
• 2.1.1 實驗材料22
• 2.1.2 實驗裝置22-23
• 2.1.3 實驗儀器23
• 2.1.4 實驗試劑23-24
• 2.1.5 實驗內(nèi)容24
• 2.1.6 測定分析方法24-27
• 2.2 結(jié)果與討論27-36
• 2.2.1 氨化時間對預(yù)處理效果的影響27-31
• 2.2.2 發(fā)酵溫度對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響31-33
• 2.2.3 發(fā)酵原料組分配比對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響33-35
• 2.2.4 發(fā)酵濃度對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響35-36
• 2.3 小結(jié)36-37
• 3 補料-分批氨化厭氧發(fā)酵秸稈產(chǎn)氣性能研究37-43
• 3.1 材料與方法37-38
• 3.1.1 實驗材料37
• 3.1.2 實驗裝置及儀器37
• 3.1.3 實驗設(shè)計37-38
• 3.2 結(jié)果與討論38-42
• 3.2.1 不同發(fā)酵殘料接種量對產(chǎn)氣性能的影響38-40
• 3.2.2 氨化厭氧發(fā)酵在間歇補料情況下的產(chǎn)氣特性分析40-41
• 3.2.3 不同補料基質(zhì)組分配比對產(chǎn)氣性能的影響41-42
• 3.3 小結(jié)42-43
• 4 中試規(guī)模厭氧反應(yīng)器的制備與啟動43-50
• 4.1 厭氧反應(yīng)器的設(shè)計43-44
• 4.2 材料與方法44
• 4.2.1 實驗材料44
• 4.2.2 實驗方法44
• 4.3 結(jié)果與討論44-49
• 4.3.1 反應(yīng)器啟動過程中的產(chǎn)氣特性分析44-46
• 4.3.2 反應(yīng)器內(nèi)不同高度發(fā)酵液各參數(shù)變化46-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 5 結(jié)論與建議50-52
• 5.1 結(jié)論50-51
• 5.2 建議51-52
• 創(chuàng)新點52-53
• 致謝53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄60-61

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

秸稈還田技術(shù)的方式及影響    李啟海;

微波輻射堿法稻草制漿及其對紙漿性能的影響    甘灰爐;尚海萍;鄧宇;崔明虎;

豬雞糞便及其不同混合比例厭氧處理性能的研究    王永成;李杰;許宏偉;

小麥秸稈氨化中尿素氮水平對其品質(zhì)的影響    呂貞龍;陳后慶;尹召華;邢淑芳;徐慶龍;俞步清;

改性處理對水稻秸稈纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響    陳曉浪;胡書春;周祚萬;

厭氧法污水處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計    隋軍,王寶貞

不同接種物對牛糞高溫厭氧發(fā)酵的影響    張翔;余建峰;劉金盾;張浩勤;張紹東;

秸稈預(yù)處理方法的篩選    唐锘;

剩余活性污泥和廚余垃圾的混合中溫厭氧消化    付勝濤;于水利;嚴(yán)曉菊;付英;

氫氧化鈉固態(tài)預(yù)處理對稻草中木素結(jié)構(gòu)特性的影響    何艷峰;李秀金;方文杰;康佳麗;

麥稈表面特性及麥稈刨花板膠接機理的研究    劉志明

溫度降低對產(chǎn)甲烷效能的影響及培養(yǎng)條件優(yōu)化    張冰

隴東高原農(nóng)村沼氣開發(fā)與綜合利用研究    郭云旭

秸稈原料C/N比調(diào)節(jié)對沼氣產(chǎn)氣狀況的影響    張昌愛;劉英;黃萌;袁長波;王艷芹;

一株高效秸稈纖維素降解真菌的分離、鑒定及系統(tǒng)發(fā)育分析    李方正;唐亮;趙建文;王文娟;趙宏坤;

醫(yī)院污水處理典型工藝及技術(shù)發(fā)展趨勢    劉道根,黃種買,王紅萍,郭琰

應(yīng)用厭氧折流板反應(yīng)器處理制藥廢水的研究    方玲玲;周元祥;

噻黃隆生產(chǎn)廢水處理實驗研究    周學(xué)明;

甲烷產(chǎn)生菌的特性及其工業(yè)前景    楊薇;

UASB處理蛋白廢水的實驗研究    俞珊珊;劉鋒;馬三劍;王秋云;

UASB工藝處理秸稈乙醇廢水的厭氧研究    喬華軍;蔣文化;姜濤;馬三劍;

生物脫氮除磷新技術(shù)研究進展    楊少武;王曉青;楊順生;

加壓厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的實驗運行研究    於勝洪;華喜萍;姜濤;蔣京東;

人工快速滲濾技術(shù)及其水處理應(yīng)用    崔康平;周元祥;許為義;彭書傳;

沿巢湖地區(qū)沼氣能源規(guī)模化生產(chǎn)利用模式的探討及生態(tài)效益分析    張慶國;楊書運;吳朝;李鑒清;朱雅莉;

四種填料對模擬原位修復(fù)太湖水的生化效果研究    王紅專;俞晟;林健;史樂;陳艷艷;劉景明;

EGSB工藝在啤酒廢水處理改造中的應(yīng)用    邊偉偉;王國懿;王晶日;張華;

促使昆明市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展方式向低碳轉(zhuǎn)變之研究    陳云進;

高含水率秸稈冷壓成型工藝研究    郭會娟;王春曉;

電滲析的分離機理及應(yīng)用    黃萬撫;葉茜;

農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵影響因素探討    龐小平;牛明芬;王賽月;王昊;

EGSB反應(yīng)器中毒后快速恢復(fù)活性    黃益平;夏偉;鄒鑫;劉毅;徐景富;劉爽;

乳制品公司廢水處理的研究進展    馬麗衛(wèi);翟海瑞;王倩;張利娟;楊勁松;

砂姜黑土區(qū)小麥玉米輪作秸稈全量還田對冬小麥的生理生態(tài)效應(yīng)    屈會娟

砂姜黑土區(qū)小麥玉米一年兩熟秸稈全量還田對夏玉米生育及產(chǎn)量影響研究    沈?qū)W善

東海陸坡海底滑坡識別及致滑因素影響研究    胡光海

低C/N比污水間歇曝氣MBR脫氮研究    陸謝娟

超高效螺旋式厭氧反應(yīng)器三相流動特性的研究    陳小光

有機廢棄物CO_2施肥發(fā)酵過程中基質(zhì)理化性狀變化及殘渣培肥土壤的作用    李玲玲

常溫下生活垃圾滲濾液處理工藝研究    袁志宇

新疆棉花長期連作土壤養(yǎng)分時空變化及可持續(xù)利用研究    韓春麗

毛竹顆粒表面化學(xué)/水熱修飾及其增強PVC基復(fù)合材料性能表征    王會

規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢棄物處理的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)化研究    馬永喜

不同結(jié)構(gòu)氧化錳礦物氧化硫化物動力學(xué)特點及影響因素    李倩

沼氣發(fā)電機冷卻水預(yù)熱沼氣進料池系統(tǒng)的研究    康錫龍

農(nóng)業(yè)廢棄物熱解特性的研究    唐京禧

利用亮斑扁角水虻轉(zhuǎn)化畜禽糞便工藝條件的優(yōu)化及應(yīng)用    平磊

一株熱帶假絲酵母利用木糖生長及其產(chǎn)酒精特性的研究    劉蘭杰

沼氣在無公害蔬菜中的應(yīng)用研究    王路易

沼液作為生菜、柑橘葉面肥的試驗研究    袁怡

高碳煤矸石與采殘煤礦井下生物轉(zhuǎn)化可燃?xì)庋芯?nbsp;   唐敏

生產(chǎn)性IC反應(yīng)器的啟動及“酸化”研究    沈小華

玉米秸稈預(yù)處理及對發(fā)酵產(chǎn)氫效果影響研究    曾召剛

我國農(nóng)作物秸稈綜合利用與循環(huán)經(jīng)濟    任仲杰;顧孟迪;

我國生物質(zhì)能資源及其利用技術(shù)現(xiàn)狀    曹穩(wěn)根;段紅;

秸稈還田技術(shù)探討    陳芹;陳長紅;李浩波;

機械化秸稈還田技術(shù)及配套機具(綜述)    夏萍,江家伍

等離子體表面改性在材料保護研究中的進展    胡正飛,吳杏芳

生物質(zhì)氣化技術(shù)是農(nóng)林固體廢物資源化的有效途徑    陳曉光;朱斌;

厭氧消化過程中Fe、Co、Ni對NH_4~+-N的拮抗作用    李亞新,董春娟,徐明德

長江三角洲地表水環(huán)境污染規(guī)律及調(diào)控對策    陳振樓,許世遠(yuǎn),徐啟新,胡雪峰,俞立中

SiC/Al界面剪應(yīng)力的原位表征    黃玉東,劉宇艷,張志謙,魏月貞,潘進,楊德明

γ-射線輻照APMOC纖維對AFRP層間剪切強度的影響    邱軍,張志謙,黃玉東,劉立洵

大型沼氣純秸稈高速干發(fā)酵工藝在高平市一次點火成功    姜森林;溫宏宇;

中國沼氣技術(shù)研究與開發(fā)進展情況綜述    劉英;胡啟春;宋平;李淑蘭;吳力斌;

    本報記者 陳雪芹

    周潔

    春生

表面活性劑促進污水廠剩余污泥發(fā)酵生產(chǎn)短鏈脂肪酸的研究    姜蘇

有機廢棄物厭氧發(fā)酵特性的研究    周嶺

微生物發(fā)酵過程建模及控制開發(fā)環(huán)境的研究    王宇智

高效液相色譜法測定棗中糖類物質(zhì)    趙仁邦

城市垃圾厭氧消化處理技術(shù)研究    喬瑋

生物與化學(xué)預(yù)處理對玉米秸稈生物氣產(chǎn)量的影響研究    楊懂艷

玉米秸稈厭氧消化試驗研究    高志堅

不同接種物對牛糞高溫厭氧發(fā)酵過程的影響    余建峰

農(nóng)業(yè)廢棄物干法厭氧發(fā)酵關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化研究    李想

污泥停留時間及溫度對剩余污泥連續(xù)生產(chǎn)短鏈脂肪酸的影響    王琴

低溫對沼氣菌群產(chǎn)氣能力的影響以及產(chǎn)甲烷菌的分離    楊光

高緯度高溫厭氧發(fā)酵控制系統(tǒng)設(shè)計    吳珂;秦國輝;趙孝文;

添加蚓糞對玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響    鄒星星;鄭正;陳廣銀;羅艷;

農(nóng)業(yè)廢棄物高溫干式厭氧發(fā)酵的中試    唐向陽;唐蓉;高國濤;房鎮(zhèn);孫旭海;

小麥秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝及影響因素研究    馬興元;馬君;劉琪;

厭氧發(fā)酵技術(shù)在處理屠宰污水中的應(yīng)用    王煥庭;

城市生活垃圾壓榨分離/厭氧發(fā)酵工藝技術(shù)探索及實驗    袁伯威;余海晨;許丹宇;

厭氧發(fā)酵中毒性物質(zhì)的反應(yīng)    董春娟

利用厭氧發(fā)酵技術(shù)綜合治理畜牧業(yè)污染的探討    錢午巧,包武,陳彪,林代炎,盧濟事

哈爾濱市污水厭氧發(fā)酵處理可行性研究    李慧強;夏吉慶;田曉峰;

固體有機廢棄物厭氧發(fā)酵裝置研究進展    夏吉慶;李文哲;

篁竹草厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性及結(jié)構(gòu)變化研究    羅艷;陳廣銀;羅興章;鄭正;鄭斌國;方彩霞;

利用厭氧發(fā)酵技術(shù)綜合治理畜牧業(yè)污染的探討    錢午巧;包武;陳彪;林代炎;盧濟事;

厭氧發(fā)酵過程數(shù)學(xué)模型研究    何光設(shè);蔣恩臣;

寵物狗糞便厭氧發(fā)酵試驗研究    雷宇;馬煜;劉士清;張無敵;尹芳;徐銳;李建昌;陳玉保;

不同原料配比對餐飲廢棄物高溫厭氧發(fā)酵的影響    常國璋;席新明;郭康權(quán);楊秀生;

煙草廢棄物高溫干式厭氧發(fā)酵的中試研究    唐蓉;

利用厭氧發(fā)酵技術(shù)綜合治理畜牧業(yè)污染的探討    錢午巧;包武;陳彪;林代炎;盧濟事;

兩相厭氧發(fā)酵工藝的研究    劉丹;李文哲;

農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵影響因素探討    龐小平;牛明芬;王賽月;王昊;

早熟禾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣研究    王陽;林聰;韓艷霄;程東林;

南豐生豬污物“厭氧發(fā)酵”環(huán)保又經(jīng)濟    平衛(wèi)東

我首條垃圾聯(lián)合厭氧發(fā)酵生產(chǎn)線運行    記者 胡左

城市生物質(zhì)垃圾聯(lián)合厭氧發(fā)酵工藝在東勝區(qū)實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)    張繼東

秸稈厭氧發(fā)酵制氫產(chǎn)氣量提高    錢伯章

厭氧發(fā)酵：城市垃圾處理新方法    尚東 編譯

國家?？钪С洲r(nóng)業(yè)固體廢棄物轉(zhuǎn)化研究    史曉龍

專家勾勒生物基化學(xué)品路線圖    本報記者 李曉巖

我市可望實現(xiàn)沼氣產(chǎn)業(yè)化    記者 陳紅陽　特約通訊員 吳閣瑋

循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈讓玉米增值6倍    特約記者 魏建軍

畜禽糞便能生產(chǎn)高效有機肥    杜杰

餐廚廢棄物厭氧發(fā)酵特性研究    劉丹

厭氧發(fā)酵技術(shù)處理餐廚垃圾產(chǎn)沼氣的研究    張存勝

玉米秸稈干式厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化機理及微生物演替規(guī)律研究    楊天學(xué)

沼氣高效厭氧發(fā)酵的條件及產(chǎn)氣效應(yīng)研究    楚莉莉

混合原料厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫產(chǎn)甲烷技術(shù)研究    劉爽

秸稈沼氣厭氧發(fā)酵的預(yù)處理工藝優(yōu)化及經(jīng)濟實用性分析    宋籽霖

水葫蘆厭氧發(fā)酵特性及工藝技術(shù)研究    葉小梅

鈍齒棒桿菌厭氧發(fā)酵產(chǎn)琥珀酸的研究    陳小舉

餐廚垃圾兩相厭氧發(fā)酵氨氮特性與控制方法研究    陳祥

流域水葫蘆控制與利用生態(tài)工程研究    陳彬

蚓糞促進厭氧發(fā)酵效果的試驗研究    張彥

汽爆秸稈兩相法厭氧發(fā)酵試驗研究    劉杰博

有機廢棄物厭氧發(fā)酵特性的研究    周嶺

農(nóng)業(yè)廢棄物干法厭氧發(fā)酵關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化研究    李想

養(yǎng)豬場廢液厭氧發(fā)酵反應(yīng)影響因素的研究    于濤

玉米秸稈厭氧發(fā)酵試驗研究    羅志華

混合原料厭氧發(fā)酵工藝的響應(yīng)面優(yōu)化研究    李芳

椰子廢棄物干法厭氧發(fā)酵工藝的研究    仇倩倩

秸稈厭氧發(fā)酵影響因素的研究    李倩

種植業(yè)有機廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性及動態(tài)工藝學(xué)研究    白娜