基于玉米秸秆为原料的特大型CSTR沼气工程启动与运行研究

发布时间：2022-08-04 13:36

　　环境污染和清洁能源危机已经成为限制我国经济快速发展的主要障碍之一,我国是农业大国,农作物类生物质资源丰富,据统计年产量约7.5亿吨,可收集并被厌氧转化为沼气的量约1.4亿吨左右,可产生生物天然气210亿m3,约占2017年全国天然气消耗量的9.1%。再加上养殖粪污、城市污泥、餐厨垃圾、工业有机废弃物等,可被利用并生产为沼气或生物天然气的资源量巨大。近十年来,中央投资400多亿人民币支持沼气工程建设,但许多沼气工程启动速度慢、原料利用率低等问题限制了该产业的快速发展。本文研究了以玉米秸秆为原料特大型CSTR沼气工程的启动与运行。主要得到以下结论:1.以沼液、牛粪和污泥为接种物,采用浓度梯度法和连续膨胀法,研究如何快速启动厌氧发酵系统。结果表明,在接种量为10 gTS·L-1的条件下,浓度梯度法和连续膨胀法都可实现厌氧消化系统的启动,但浓度梯度法优于连续膨胀法,不仅可以避免酸化现象,而且更节省时间。采用沼液和牛粪为混合接种物优于单纯沼液、牛粪和污泥,在有机负荷为80gTS·L-1时,容积产气率比其他接种物启动的反应器提高4.5%-16.3%,而且系统稳定较强。2.利用浓度梯度法启动特大型C... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 国内外沼气工程发展现状及分类
        1.1.1 国外沼气工程发展现状
        1.1.2 国内沼气工程发展现状
        1.1.3 沼气工程分类
    1.2 沼气工程启动概述
        1.2.1 沼气工程的启动方式
        1.2.2 沼气工程启动的影响因素
    1.3 大中型沼气工程运行现状
        1.3.1 大中型沼气工程的运行方式
        1.3.2 大中型沼气工程运行的影响因素
    1.4 沼气发酵微生物研究进展
        1.4.1 沼气发酵微生物研究进展
        1.4.2 沼气发酵程优势菌群分析
    1.5 本课题的研究内容、目的和意义
        1.5.1 本课题的研究目的与意义
        1.5.2 本课题的研究内容与路线
第二章 厌氧发酵启动方式与参数优化
    2.1 实验材料与方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验装置
        2.1.3 实验方法
        2.1.4 分析方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 pH值变化
        2.2.2 日产气量变化
        2.2.3 甲烷含量变化
        2.2.4 容积产气率
        2.2.5 氨氮含量变化
        2.2.6 碱度含量变化
    2.3 本章小结
第三章 特大型CSTR沼气工程浓度梯度法启动过程研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验装置
        3.1.3 实验方法
        3.1.4 分析方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 pH值变化
        3.2.2 容积产气率
        3.2.3 甲烷含量变化
        3.2.4 氨氮含量变化
        3.2.5 碱度含量变化
    3.3 本章小结
第四章 特大型CSTR沼气工程运行过程研究
    4.1 材料与方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验装置
        4.1.3 实验方法
        4.1.4 分析方法
    4.2 生产运行概况
        4.2.1 工艺流程
        4.2.2 进料负荷
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 产气能力分析
        4.3.2 发酵系统稳定性分析
        4.3.3 发酵系统相关性分析
        4.3.4 工艺参数优化筛选
    4.4 本章小结
第五章 特大型CSTR沼气工程的微生物群落多样性与结构分析
    5.1 实验方法
    5.2 细菌群落分析
        5.2.1 细菌群落多样性与丰度分析
        5.2.2 细菌群落结构分析
    5.3 古细菌群落分析
        5.3.1 古细菌群落多样性与丰度分析
        5.3.2 古细菌群落结构分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
作者和导师介绍
附件


【参考文献】：
期刊论文
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[2]污泥超高温（65℃）厌氧消化系统启动方案[J]. 戴晓虎,于春晓,李宁,董滨.  中国环境科学. 2017(07)
[3]大中型沼气工程启动与运行管理要点[J]. 王熙春.  河北农业. 2017(07)
[4]北京市大中型沼气工程典型商业模式浅析[J]. 张慧智,时朝,李红,李文超,史殿林.  中国沼气. 2017(03)
[5]厌氧消化过程稳定性与微生物群落的相关性[J]. 李蕾,何琴,马垚,赵小飞,瞿莉,王小铭,彭绪亚.  中国环境科学. 2016(11)
[6]有机负荷对醋糟厌氧消化系统启动的影响[J]. 戴晓虎,于春晓,李宁,董滨,戴翎翎.  环境科学. 2017(03)
[7]山东省大中型沼气工程运行状况及对策建议[J]. 姚利,郭洪海,付龙云,王艳芹,刘英,杨光,罗加法.  中国沼气. 2016(05)
[8]规模化糖蜜酒精废液厌氧产沼气启动运行研究与实践[J]. 韦科陆.  轻工科技. 2016(07)
[9]我国秸秆沼气工程发展现状与趋势[J]. 张伟,张美玲,孙晓梅.  农业与技术. 2016(04)
[10]污泥厌氧发酵产酸中试反应器的启动研究[J]. 李淮,黄天寅,刘锋,曾建雄,王涌涛.  中国给水排水. 2015(23)

硕士论文
[1]规模化秸秆沼气反应器中微生物群落结构分析[D]. 崔文文.中国农业科学院 2013
[2]秸秆的氨化厌氧发酵工艺优化与反应器的启动[D]. 马君.陕西科技大学 2013
[3]我国南方大中型沼气工程的发展模式[D]. 李雪寒.江西农业大学 2012



本文编号：3669637