有机固体废弃物好氧分解能量回收技术研究
发布时间：2020-07-13 01:59
【摘要】：针对我国目前有机固体废弃物产量及蕴藏的生物质能,结合建筑能耗现状,分析了利用好氧微生物氧化分解有机固废所产热量与建筑日常生活所需热量的匹配性,提出了回收利用有机固废好氧分解反应热用于建筑供热的构想,并设计搭建了实验平台进行实验研究。在实验测得的相关物性参数的基础上,利用前人的微生物研究成果和多孔介质理论,建立了生化反应过程传热传质数学模型,得出最佳的工艺参数,并利用实验数据对模型进行验证。研究结果表明：(1)本课题进行了三次实验,通过实验Ⅰ、Ⅱ对照,说明微生物接种剂对反应有明显的促进作用。此外,反应器的通风管布置是实验成败的关键因素之一,实验Ⅱ反应器四周送风,中心设回风管回风的方式实验效果最佳,在室外温度在27℃-31℃之间波动下,175kg物料整个实验过程平均通风量为2.98m3/h,最高出风温度63.1℃,高温阶段占本次实验总时间的94%。整个过程共回收热量47.7kWh,单位体积反应器热回收速率为851.3W/m3,单位物料可回收热速率为6.37W/kg。实验Ⅲ将平均通风量增至4.23m3/h进行对照,结果表明出风温度下降明显,单位体积反应器热回收速率为770.57W/m3。(2)利用实验值对模型进行验证,温度变化趋势基本一致,高温和降温阶段的实验值与预测值匹配良好。升温阶段实验值高于预测值,这是由于实验研究添加了生物接种剂的结果。(3)在理论模型的基础上,分析了通风量、初始含水率、送风温度对好氧分解过程的影响,得出了最佳工艺参数：175kg的物料最佳通风量为3m3/h,即16.7m3/(h·t),最佳初始含水率为70%-75%,并需要在80h进行补水。送风温度越高越好,但30℃以上继续提高送风温度对反应效果影响不大。在最佳的工艺参数条件下,反应升温快,高温阶段持续时间长,热回收速率为795.6-812.5W/m3。(4)利用实验和理论研究结果,分析了好氧分解热量回收用于建筑采暖的可行性,设计带有辅助热源的连续供热系统,并以徐州地区5户家庭合用一套系统为例,进行了经济性分析,结果显示：以好氧分解热为热源可以满足辐射供暖的要求,设备投资回收期约为3年。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X705
【图文】：
国内目前从能源角度考虑，主动回收利用反应热的相关研宄和报道还比较少。余延逡逑顺［５２］等以１８０Ｌ手动滚筒式反应器进行研宄，以庭院垃圾为原料并添加适量自制菌种添逡逑加剂，得出以下结论：（１）进、出风温度见图１．５所示；（２）产热速率在１０？１５Ｗ／ｋｇ以上逡逑时间占总反应时间的一半，整个过程平均产热速率为１５．３Ｗ／ｋｇ，回收的总能量高达逡逑６７．９ｋＷｈ；邋（３）通过统计计算，对一个普通的家庭，所产的有机固体废弃物年可回收能逡逑量３４７１．２ｋＷｈ，完全可以满足家庭采暖、生活热水需求热量。逡逑ｍｉ逦逦逡逑翻逦．．．．邋ＶＹＮＩＬＡ．邋－．逦艾．逡逑￥５０４邋Ｊ逦Ｉ邋．…．一．Ｉ．－．邋＊邋．．．．．．．邋＾邋＾逦邋—逦、逡逑ｍ邋二邋：邋－二邋１：４：：邋：邋Ｐ逡逑＾邋ＩＩＩ邋Ｉ邋Ｊ逦：邋；：：：邋：邋：邋？：：邋；：：：逡逑２５］０邋ｉｆ邋＾邋，：；：；邋：：邋二”邋二逡逑ｔ邋９逦逦逦邋逦逦逦逦逦＿＿＿＿＿＿邋逦逦逦逦逦邋＿邋■■邋—逡逑？Ｗ．Ｕ逦＂Ｖ＂＂＂＂＂＂邋ｆ逡逑０邋１０邋２０邋３０邋４０邋５０邋６０邋７０邋８０邋９０邋１００邋１１０邋１２０逡逑时闻／ｈ逡逑图１．５以庭院垃圾为原料的进、出风温度逡逑韩成付［５３］Ｗ９１５Ｌ电机驱动滚筒式反应器进行研究，以铡碎的玉米稻秆为原料，并逡逑添加适量自制菌种添加剂。得出以下结论：（１）进、出风温度见图１．６所示；（２）全过程单逡逑位物料平均产热速率为３．０Ｗ／ｋｇ，折合单位体积反应器产热速率为５０１．６Ｗ／ｍ３，可回收逡逑总热量为９５．２ｋＷｈ；进入高温阶段（上５０°０
课题的研究意义和内容逡逑１课题的研宄意义逡逑如前所述，建筑有机固体废弃物中蕴藏着如此巨大的生物质潜能，通过好氧分解能逡逑收技术得到的风温或水温又恰好匹配建筑所需热源品位要求。所以，本课题的研宄逡逑不仅仅在于降解废弃物达到环保的目的，更具有显著的建筑节能意义。一方面，从逡逑角度回收了生物质潜能；另一方面，从质的角度符合熵产最小化原理，减少高品位逡逑在建筑中的消耗，以期为建筑节能减排、节火用减排提供新思路。逡逑２课题的研究内容逡逑）建立微生物好氧分解过程反应动力学与传热传质z1合的理论模型逡逑微生物在各阶段的生长、繁殖、新陈代谢的规律，与物料温度密切相关，而物料温逡逑受通风量、含水率等因素的支配。微生物代谢会产生热量，热量又会使堆体温度升逡逑一
生物提供氧气、调节堆体温度，且要能及时的带出堆体各个部位的热量。因此，要合理逡逑地布置反应器内部送、回风管和风口，严防空气短路，即空气不能只经过一部分区域便逡逑排出反应器。（４）要有能量回收利用装置。根据以上论述，设计并搭建了如图２．２所示的逡逑好氧分解能量回收实验平台，属于强制通风无搅拌系统。逡逑Ｍｌ逦ｆ逦Ｉ逦，逦１逡逑■：}插义希ǎ幔┓从ζ髟硎疽馔煎危ǎ猓┓从ζ髡油煎义蟁[t埃咤澹蕖
本文编号：2752792
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X705
【图文】：
国内目前从能源角度考虑，主动回收利用反应热的相关研宄和报道还比较少。余延逡逑顺［５２］等以１８０Ｌ手动滚筒式反应器进行研宄，以庭院垃圾为原料并添加适量自制菌种添逡逑加剂，得出以下结论：（１）进、出风温度见图１．５所示；（２）产热速率在１０？１５Ｗ／ｋｇ以上逡逑时间占总反应时间的一半，整个过程平均产热速率为１５．３Ｗ／ｋｇ，回收的总能量高达逡逑６７．９ｋＷｈ；邋（３）通过统计计算，对一个普通的家庭，所产的有机固体废弃物年可回收能逡逑量３４７１．２ｋＷｈ，完全可以满足家庭采暖、生活热水需求热量。逡逑ｍｉ逦逦逡逑翻逦．．．．邋ＶＹＮＩＬＡ．邋－．逦艾．逡逑￥５０４邋Ｊ逦Ｉ邋．…．一．Ｉ．－．邋＊邋．．．．．．．邋＾邋＾逦邋—逦、逡逑ｍ邋二邋：邋－二邋１：４：：邋：邋Ｐ逡逑＾邋ＩＩＩ邋Ｉ邋Ｊ逦：邋；：：：邋：邋：邋？：：邋；：：：逡逑２５］０邋ｉｆ邋＾邋，：；：；邋：：邋二”邋二逡逑ｔ邋９逦逦逦邋逦逦逦逦逦＿＿＿＿＿＿邋逦逦逦逦逦邋＿邋■■邋—逡逑？Ｗ．Ｕ逦＂Ｖ＂＂＂＂＂＂邋ｆ逡逑０邋１０邋２０邋３０邋４０邋５０邋６０邋７０邋８０邋９０邋１００邋１１０邋１２０逡逑时闻／ｈ逡逑图１．５以庭院垃圾为原料的进、出风温度逡逑韩成付［５３］Ｗ９１５Ｌ电机驱动滚筒式反应器进行研究，以铡碎的玉米稻秆为原料，并逡逑添加适量自制菌种添加剂。得出以下结论：（１）进、出风温度见图１．６所示；（２）全过程单逡逑位物料平均产热速率为３．０Ｗ／ｋｇ，折合单位体积反应器产热速率为５０１．６Ｗ／ｍ３，可回收逡逑总热量为９５．２ｋＷｈ；进入高温阶段（上５０°０
课题的研究意义和内容逡逑１课题的研宄意义逡逑如前所述，建筑有机固体废弃物中蕴藏着如此巨大的生物质潜能，通过好氧分解能逡逑收技术得到的风温或水温又恰好匹配建筑所需热源品位要求。所以，本课题的研宄逡逑不仅仅在于降解废弃物达到环保的目的，更具有显著的建筑节能意义。一方面，从逡逑角度回收了生物质潜能；另一方面，从质的角度符合熵产最小化原理，减少高品位逡逑在建筑中的消耗，以期为建筑节能减排、节火用减排提供新思路。逡逑２课题的研究内容逡逑）建立微生物好氧分解过程反应动力学与传热传质z1合的理论模型逡逑微生物在各阶段的生长、繁殖、新陈代谢的规律，与物料温度密切相关，而物料温逡逑受通风量、含水率等因素的支配。微生物代谢会产生热量，热量又会使堆体温度升逡逑一
生物提供氧气、调节堆体温度，且要能及时的带出堆体各个部位的热量。因此，要合理逡逑地布置反应器内部送、回风管和风口，严防空气短路，即空气不能只经过一部分区域便逡逑排出反应器。（４）要有能量回收利用装置。根据以上论述，设计并搭建了如图２．２所示的逡逑好氧分解能量回收实验平台，属于强制通风无搅拌系统。逡逑Ｍｌ逦ｆ逦Ｉ逦，逦１逡逑■：}插义希ǎ幔┓从ζ髟硎疽馔煎危ǎ猓┓从ζ髡油煎义蟁[t埃咤澹蕖
本文编号：2752792
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