高濃度物料沼氣發(fā)酵過程傳質(zhì)特性研究及攪拌形式優(yōu)化

【摘要】：作為高濃度物料沼氣發(fā)酵過程的重要操作單元,混合攪拌能夠在可降解物和微生物之間的形成良好的接觸,并促使厭氧消化過程穩(wěn)定進行。然而,到目前為止,混合攪拌尤其是機械攪拌對不同幾何構(gòu)型反應(yīng)器的厭氧消化過程的影響、攪拌所形成的流動型態(tài)研究以及流態(tài)和傳質(zhì)之間的關(guān)系、不同攪拌形式之間的比較研究等問題尚未全部清楚,這使得在實際沼氣工程中,混合攪拌技術(shù)的應(yīng)用缺乏足夠的實驗結(jié)論支撐。針對上述問題,在國家科技支撐計劃(2008BADC4B15)的支持下,本文對高濃度物料沼氣發(fā)酵過程的傳質(zhì)特性以及攪拌形式優(yōu)化作了研究,主要結(jié)論如下: (1)攪拌對于改善厭氧消化過程、促進厭氧消化產(chǎn)沼氣有積極作用:攪拌提高了所有構(gòu)型反應(yīng)器的池容產(chǎn)氣率,且同時提高各個反應(yīng)器的最大反應(yīng)速率r_(max),但攪拌并不能使不同構(gòu)型反應(yīng)器的主要產(chǎn)沼氣部位的分布發(fā)生改變。 (2)隨著攪拌轉(zhuǎn)速的逐步提高,頂部中心攪拌、斜攪拌、底部側(cè)插攪拌三種攪拌形式的完全混合時間逐漸縮小,斜攪拌在轉(zhuǎn)速70rpm時獲得最短完全混合時間215s;頂部中心攪拌、斜攪拌、底部側(cè)插攪拌的Morrill分散指數(shù)值為23.38、10.90和30.95,可以認為,頂部中心攪拌條件下完全混合式反應(yīng)器擁有更高的體積效率。 (3)斜攪拌在較低轉(zhuǎn)速(40rpm)便能獲得物料的離底懸浮,頂部中心攪拌的臨界攪拌轉(zhuǎn)速要高于斜攪拌,底部側(cè)插攪拌在50rpm~130rpm時基本不能使物料完全離底懸浮。就混合效果而言,頂部中心攪拌和斜攪拌要優(yōu)于底部側(cè)插攪拌;與此同時,在頂層浮渣破除方面,斜攪拌和頂部中心攪拌顯得更為有效。 (4)相對于TS=8.0±0.2%和2.0±0.2%兩個濃度而言,4.0±0.2%時物料料液的混合性能較好;且豬糞和牛糞料液的混合效果總體上優(yōu)于雞糞。 (5)攪拌能耗的增加能夠在一定程度上促進反應(yīng)器內(nèi)不同層面間的物料的混合;斜攪拌和底部側(cè)插攪拌單位體積的物料能耗要優(yōu)于頂部中心攪拌。 【關(guān)鍵詞】：沼氣發(fā)酵 高濃度 攪拌 優(yōu)化 傳質(zhì)特性
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 導(dǎo)言9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究進展10-19
• 1.2.1 攪拌提升厭氧消化沼氣產(chǎn)量10-12
• 1.2.2 攪拌對厭氧消化過程的作用機理12-14
• 1.2.3 混合攪拌過程的影響因素14-19
• 1.3 研究目的、意義與內(nèi)容19-20
• 1.3.1 研究的目的與意義19
• 1.3.2 研究內(nèi)容19-20
• 第二章 攪拌對不同徑高比反應(yīng)器厭氧消化過程的影響20-33
• 2.1 實驗?zāi)康母攀?/span>20
• 2.2 實驗材料與實驗方法20-22
• 2.2.1 實驗材料20-22
• 2.2.2 實驗方法22
• 2.3 結(jié)果與討論22-32
• 2.3.1 不同徑高比反應(yīng)器的厭氧消化實驗22-29
• 2.3.2 殘存物料產(chǎn)氣潛力29-30
• 2.3.3 溶解性COD 的降解動力學(xué)30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 完全混合式反應(yīng)器內(nèi)物料流態(tài)研究33-44
• 3.1 實驗?zāi)康母攀?/span>33
• 3.2 實驗材料與實驗方法33-35
• 3.2.1 實驗材料33-34
• 3.2.2 實驗方法34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-42
• 3.3.1 不同攪拌形式的完全混合時間35-37
• 3.3.2 不同攪拌形式的停留時間分布37-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 高濃度物料攪拌混合效果研究44-66
• 4.1 實驗?zāi)康母攀?/span>44
• 4.2 實驗材料與方法44-46
• 4.2.1 實驗材料44-45
• 4.2.2 實驗方法45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-65
• 4.3.1 不同攪拌形式的物料混合效果46-60
• 4.3.2 不同濃度物料的混合特性60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 不同攪拌形式的能耗分析66-75
• 5.1 實驗概述66
• 5.2 實驗材料與方法66-67
• 5.2.1 實驗材料66-67
• 5.2.2 實驗方法67
• 5.3 結(jié)果與討論67-73
• 5.3.1 攪拌功率的測量結(jié)果67-71
• 5.3.2 攪拌功率和物料濃度標準差71-73
• 5.3.3 單位體積物料的能耗73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 第六章 結(jié)論及建議75-77
• 6.1 結(jié)論75-76
• 6.2 建議76-77
• 參考文獻77-82
• 附圖182-83
• 附圖283-84
• 附圖384-85
• 附圖485-86
• 附圖586-87
• 致謝87-88
• 作者簡歷88

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

pH值對HBH-Ⅱ強化糞便污泥厭氧消化減量的影響    宋珍霞;王里奧;徐建平;徐大勇;朱臻;

餐廚垃圾單相厭氧消化系統(tǒng)酸化預(yù)警指標    彭緒亞;賈傳興;潘堅;劉國濤;袁榮煥;

垃圾滲濾液與廚余垃圾混合厭氧消化研究    王濤;張文陽;

ABR處理高濃度畜禽養(yǎng)殖廢水的工藝研究    方圣瓊;張宏旺;

戶用沼氣池對奶牛糞便中致病菌無害化效果的調(diào)查研究    王燕燕;杜萍;昝啟斌;

SBR反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對好氧顆粒污泥形態(tài)的影響及其動力學(xué)分析    王惠卿;徐穎;岳瑞校;

低溫煤焦油產(chǎn)率和性質(zhì)影響因素的研究    樊義龍;王寧波;徐紅東;門長貴;

活性污泥產(chǎn)酸發(fā)酵研究進展    陶穎;陳曉曄;朱建良;

分段組合式厭氧反應(yīng)器預(yù)警性能    季軍遠;鄭平;張吉強;陸慧鋒;

沼氣伴熱研究進展    李磊磊;郭勇;秦娜娜;黃衛(wèi)星;

φ4650mm大型反應(yīng)器的制造    李艷;金燕;

從深井曝氣到雙威工藝的技術(shù)發(fā)展    馮生華;蔣惠敏;

直流電暈放電等離子體煙氣脫硫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的研究    王文明;劉衛(wèi)平;童永湘;

糖蜜酒精廢液的BMP分析和厭氧生物降解性能研究    韋旭;冼萍;葉凡;陳冠;黃丹;

光合細菌連續(xù)制氫試驗系統(tǒng)設(shè)計    李剛;張全國;楊群發(fā);岳建芝;

循環(huán)流化床煤氣化反應(yīng)器的數(shù)值模擬Ⅰ:反應(yīng)器模型與模擬    呂靜;郁亮;張香平;張鎖江;

大面積功能薄膜的浮法在線制備技術(shù)及新型節(jié)能鍍膜玻璃研究    韓高榮;汪建勛;劉起英;

針-板式流光放電結(jié)合脈沖電源降解甲苯    李鍛;劉江江;吳彥;李國鋒;王寧會;

環(huán)狀液-固光催化反應(yīng)器內(nèi)流場模擬    于洪鋒;李鑫鋼;羅進飛;高國華;李洪;

金屬氫化物空調(diào)模擬樣機設(shè)計與性能    李剛;劉華軍;李來風(fēng);

反應(yīng)設(shè)備需緊跟石化設(shè)計制造步伐    徐濤

反應(yīng)設(shè)備：設(shè)計制造須跟上工藝更新    王廷俊

把主打產(chǎn)品做成國內(nèi)一流    葉迎春 黃靜

創(chuàng)新發(fā)明高效好氧生物流化反應(yīng)器    李杰

海綿鈦重大科技專項通過驗收    本報記者 張益

貴州首個重大科技專項項目通過驗收    記者 李琦琨

遏制煉化廠污染源堿渣廢水處理技術(shù)獲推廣    龐亞斌

名牌之花何以盛開    本報記者 姚耀富通訊員 張強

堿渣廢水處理自主技術(shù)獲推    鄭偉

企業(yè)應(yīng)采用先進技術(shù)脫硫    丁何

高磷鐵礦生物降磷反應(yīng)器的制作及性能研究    皮科武

有機污染物電化學(xué)氧化反應(yīng)器的流體動力學(xué)和傳質(zhì)性能研究    蘇靜

氫自養(yǎng)反應(yīng)器去除飲用水中高濃度硝酸鹽的研究    陸彩霞

煤直接液化強制循環(huán)淤漿床反應(yīng)器工程化研究    任相坤

氮化鎵MOCVD化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)分析及其數(shù)值模擬研究    于海群

化工合成制藥廢水的高效厭氧生物處理技術(shù)研究    周莉莉

脫硝反應(yīng)器流場與反應(yīng)物混合模擬優(yōu)化    陳蓮芳

處理低濃度有機廢氣的流向變換催化燃燒反應(yīng)技術(shù)研究    陳耿

內(nèi)循環(huán)氣升式反應(yīng)器流動行為與傳質(zhì)特性研究    羅利佳

厭氧氨氧化過程性能和微生物特性研究    倪壽清

高濃度物料沼氣發(fā)酵過程傳質(zhì)特性研究及攪拌形式優(yōu)化    楊浩

厭氧序批與連續(xù)流反應(yīng)器中生物儲存和氫利用的研究    劉佩

土霉素、銅對牛糞厭氧消化過程的影響機理    牛琳琳

異波折板反應(yīng)器處理城市污水的研究    張志鵬

漿態(tài)床費托合成反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模擬    紀仕飛

麥秸厭氧消化過程的優(yōu)化與調(diào)控    尉月麗

兩相一體式污泥濃縮消化反應(yīng)器微生物種群變化與處理效能研究    丁維

高能燃料燃燒流場的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)設(shè)計    張哲衡

漿態(tài)床費托合成反應(yīng)器二維分布模型    盧佳

含生化反應(yīng)的固定化細胞光生物制氫反應(yīng)器內(nèi)的多相傳輸模型    劉大猛