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(nóng)村能源結(jié)構(gòu),改善農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生,發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè),推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè),近年來(lái),中國(guó)相繼啟動(dòng)和實(shí)施了“生態(tài)家園富民計(jì)劃”和農(nóng)村沼氣國(guó)債建設(shè)項(xiàng)目,大力發(fā)展農(nóng)村沼氣建設(shè)。目前建設(shè)的農(nóng)村戶用沼氣主要采用畜禽糞便作為發(fā)酵原料,原料結(jié)構(gòu)單一,隨著農(nóng)村分散養(yǎng)殖的減少而普遍存在著原料不足的問(wèn)題,無(wú)法充分發(fā)揮沼氣建設(shè)的功效,制約了農(nóng)村沼氣建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí),農(nóng)村地區(qū)每年都有大量的農(nóng)作物秸稈因無(wú)法得到有效利用而被丟棄、焚燒,既浪費(fèi)了資源,又污染了環(huán)境。針對(duì)上述問(wèn)題,提出發(fā)展戶用秸稈沼氣,擴(kuò)大農(nóng)村戶用沼氣的原料來(lái)源,解決原料不足的問(wèn)題,以實(shí)現(xiàn)能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境保護(hù)的綜合效益,鞏固發(fā)展沼氣建設(shè)成果。本研究針對(duì)農(nóng)村戶用沼氣的使用要求,在現(xiàn)有發(fā)展成果的基礎(chǔ)上對(duì)戶用秸稈沼氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)主要發(fā)酵工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究,為戶用秸稈沼氣建設(shè)提供參考依據(jù)。研究?jī)?nèi)容及成果主要包括一下幾個(gè)方面: 1.對(duì)楊凌周邊地區(qū)6個(gè)戶用沼氣項(xiàng)目村進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研,掌握了戶用沼氣普遍存在原料不足的實(shí)際情況和相關(guān)設(shè)計(jì)背景資料。以旋動(dòng)式沼氣池為基礎(chǔ)對(duì)戶用秸稈沼氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究,確定了主要裝置的相關(guān)結(jié)構(gòu)及尺寸; 2.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了合理布局,在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上盡可能滿足了用戶日常使用需求。通過(guò)沼氣池與廁所的統(tǒng)一設(shè)計(jì),采用潛水排污泵作為動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)了沼液循環(huán)沖廁和回流攪拌; 3.對(duì)沼氣池的外墻采用30mm厚的苯板進(jìn)行保溫處理,并采用太陽(yáng)能熱水器作為熱源對(duì)沼氣系統(tǒng)進(jìn)行加熱,通過(guò)對(duì)沼氣池能能量平衡進(jìn)行分析和計(jì)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(jìn)而計(jì)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(yù)處理方法對(duì)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(jié)果表明:6%的NaOH的堿處理試驗(yàn)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(shí)間為2d;5%的尿素的氨化試驗(yàn)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(shí)間較長(zhǎng),日均產(chǎn)氣量較低;沼液潤(rùn)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(dòng)快、產(chǎn)氣速率高、產(chǎn)氣穩(wěn)定等特點(diǎn),且沼液浸泡處理優(yōu)于沼液潤(rùn)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(duì)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(jìn)行沼氣生產(chǎn)可取得好的產(chǎn)氣效果。 【關(guān)鍵詞】：戶用秸稈沼氣 系統(tǒng)優(yōu)化 發(fā)酵工藝
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 研究導(dǎo)論12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 中國(guó)戶用秸稈沼氣發(fā)展概況13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外沼氣研究進(jìn)展14-16
• 1.4 戶用沼氣現(xiàn)狀調(diào)研16-18
• 1.5 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.6 技術(shù)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(gòu)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(yáng)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(yīng)用31-32
• 2.7 小結(jié)與討論32-33
• 第三章 小麥秸稈厭氧發(fā)酵預(yù)處理工藝研究33-49
• 3.1 試驗(yàn)材料33-34
• 3.1.1 發(fā)酵原料33
• 3.1.2 試驗(yàn)裝置33-34
• 3.2 試驗(yàn)方法34-35
• 3.2.1 料液配置34-35
• 3.2.2 參數(shù)檢測(cè)35
• 3.3 結(jié)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(rùn)濕處理41-44
• 3.3.4 沼液浸泡處理44-47
• 3.4 小結(jié)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(yàn)材料49
• 4.1.1 發(fā)酵原料49
• 4.1.2 試驗(yàn)裝置49
• 4.2 試驗(yàn)方法49-50
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)49
• 4.2.2 參數(shù)檢測(cè)49-50
• 4.3 結(jié)果分析50-61
• 4.3.1 料液濃度6%試驗(yàn)組結(jié)果分析50-54
• 4.3.2 料液濃度8%試驗(yàn)組結(jié)果分析54-57
• 4.3.3 料液濃度10%試驗(yàn)組結(jié)果分析57-60
• 4.3.4 產(chǎn)氣綜合分析60-61
• 4.4 小結(jié)與討論61-62
• 第五章 結(jié)論與討論62-64
• 5.1 結(jié)論62
• 5.2 討論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 作者簡(jiǎn)介68

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