戶用秸稈沼氣系統(tǒng)優(yōu)化與發(fā)酵工藝研究

【摘要】：為優(yōu)化農村能源結構,改善農村環(huán)境衛(wèi)生,發(fā)展循環(huán)農業(yè),推動社會主義新農村建設,近年來,中國相繼啟動和實施了“生態(tài)家園富民計劃”和農村沼氣國債建設項目,大力發(fā)展農村沼氣建設。目前建設的農村戶用沼氣主要采用畜禽糞便作為發(fā)酵原料,原料結構單一,隨著農村分散養(yǎng)殖的減少而普遍存在著原料不足的問題,無法充分發(fā)揮沼氣建設的功效,制約了農村沼氣建設的進一步發(fā)展。同時,農村地區(qū)每年都有大量的農作物秸稈因無法得到有效利用而被丟棄、焚燒,既浪費了資源,又污染了環(huán)境。針對上述問題,提出發(fā)展戶用秸稈沼氣,擴大農村戶用沼氣的原料來源,解決原料不足的問題,以實現(xiàn)能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境保護的綜合效益,鞏固發(fā)展沼氣建設成果。本研究針對農村戶用沼氣的使用要求,在現(xiàn)有發(fā)展成果的基礎上對戶用秸稈沼氣系統(tǒng)進行優(yōu)化,并對主要發(fā)酵工藝進行試驗研究,為戶用秸稈沼氣建設提供參考依據(jù)。研究內容及成果主要包括一下幾個方面: 1.對楊凌周邊地區(qū)6個戶用沼氣項目村進行了實地調研,掌握了戶用沼氣普遍存在原料不足的實際情況和相關設計背景資料。以旋動式沼氣池為基礎對戶用秸稈沼氣系統(tǒng)進行優(yōu)化研究,確定了主要裝置的相關結構及尺寸; 2.對系統(tǒng)進行了合理布局,在實現(xiàn)功能的基礎上盡可能滿足了用戶日常使用需求。通過沼氣池與廁所的統(tǒng)一設計,采用潛水排污泵作為動力,實現(xiàn)了沼液循環(huán)沖廁和回流攪拌; 3.對沼氣池的外墻采用30mm厚的苯板進行保溫處理,并采用太陽能熱水器作為熱源對沼氣系統(tǒng)進行加熱,通過對沼氣池能能量平衡進行分析和計算,可以得到楊凌地區(qū)滿足一口8m~3沼氣池加熱所需要的熱量,進而計算出4m~2的集熱面積可滿足8m~3沼氣系統(tǒng)的加熱需求; 5.研究了4種不同預處理方法對粉碎后的小麥秸稈在在35℃條件下厭氧發(fā)酵特性的影響,結果表明:6%的NaOH的堿處理試驗組效果最佳,可有效提高產(chǎn)氣速率和甲烷含量,最佳處理時間為2d;5%的尿素的氨化試驗組效果一般,能取得較高的總產(chǎn)氣量和甲烷含量,但發(fā)酵時間較長,日均產(chǎn)氣量較低;沼液潤濕和浸泡處理效果較好,雖然總產(chǎn)氣量有所減少,但具有啟動快、產(chǎn)氣速率高、產(chǎn)氣穩(wěn)定等特點,且沼液浸泡處理優(yōu)于沼液潤濕處理。 6.在30℃小條件下,研究了不同料液濃度及物料配比對麥秸稈和紅薯藤葉混合發(fā)酵特性的影響,能取得良好的產(chǎn)氣效果,產(chǎn)氣量相比純小麥秸稈發(fā)酵明顯提高,甲烷含量較高而且穩(wěn)定。在30℃小條件下,小麥秸稈和紅薯藤葉混合發(fā)酵的最佳工藝條件是:TS=8%,薯藤/麥秸為3.5:1,HRT=42d,在此條件下進行沼氣生產(chǎn)可取得好的產(chǎn)氣效果。 【關鍵詞】：戶用秸稈沼氣 系統(tǒng)優(yōu)化 發(fā)酵工藝
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 研究導論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 中國戶用秸稈沼氣發(fā)展概況13-14
• 1.3 國內外沼氣研究進展14-16
• 1.4 戶用沼氣現(xiàn)狀調研16-18
• 1.5 研究內容18-19
• 1.6 技術路線19-20
• 第二章 戶用秸稈沼氣系統(tǒng)優(yōu)化20-33
• 2.1 戶用秸稈沼氣系統(tǒng)的構建20-21
• 2.2 厭氧發(fā)酵子系統(tǒng)優(yōu)化21-25
• 2.4 沼液沖廁子系統(tǒng)優(yōu)化25-27
• 2.5 太陽能加熱子系統(tǒng)優(yōu)化27-31
• 2.6 優(yōu)化戶用沼氣系統(tǒng)應用31-32
• 2.7 小結與討論32-33
• 第三章 小麥秸稈厭氧發(fā)酵預處理工藝研究33-49
• 3.1 試驗材料33-34
• 3.1.1 發(fā)酵原料33
• 3.1.2 試驗裝置33-34
• 3.2 試驗方法34-35
• 3.2.1 料液配置34-35
• 3.2.2 參數(shù)檢測35
• 3.3 結果分析35-47
• 3.3.1 尿素處理35-38
• 3.3.2 NaOH 處理38-41
• 3.3.3 沼液潤濕處理41-44
• 3.3.4 沼液浸泡處理44-47
• 3.4 小結與討論47-49
• 第四章 小麥秸稈與紅薯藤葉混合厭氧發(fā)酵工藝研究49-62
• 4.1 試驗材料49
• 4.1.1 發(fā)酵原料49
• 4.1.2 試驗裝置49
• 4.2 試驗方法49-50
• 4.2.1 實驗設計49
• 4.2.2 參數(shù)檢測49-50
• 4.3 結果分析50-61
• 4.3.1 料液濃度6%試驗組結果分析50-54
• 4.3.2 料液濃度8%試驗組結果分析54-57
• 4.3.3 料液濃度10%試驗組結果分析57-60
• 4.3.4 產(chǎn)氣綜合分析60-61
• 4.4 小結與討論61-62
• 第五章 結論與討論62-64
• 5.1 結論62
• 5.2 討論62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 作者簡介68

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