玫瑰秸秆厌氧发酵产沼气特性试验研究

发布时间：2018-02-19 19:47

本文关键词： 玫瑰秸秆厌氧发酵沼气发酵条件　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：我国是玫瑰种植大国,具有丰富的玫瑰花资源。目前,全国玫瑰花的种植面积已超过20万亩。今年来,随着国民经济的发展和人们生活水平日益提高,我国玫瑰花产业呈现出方兴未艾的发展态势,尤其是伴随全国各地产业结构的调整和发展高效生态产业,玫瑰产业的价值和优势逐渐得到各级政府和企业的普遍重视。在大力扩张玫瑰种植产业发展的同时,如何合理有效的处理种植加工过程中产生的大量废弃花瓣和废弃玫瑰秸秆,成为玫瑰种植业所面临的关键问题。废弃玫瑰秸秆具有丰富的营养物质,具有较好的开发利用潜力,但目前对其处理方式主要为堆沤或焚烧处理,如果能够利用厌氧发酵技术将废弃玫瑰秸秆转化为生物质能源沼气,厌氧发酵后的沼渣,可以作为优质沼肥施用于土壤,实现玫瑰秸秆高效、合理的利用。目前,国内外对秸秆类原料厌氧发酵产沼气的研究已日渐成熟,主要包括玉米秸秆,小麦秸秆等常见农业废弃物。但对玫瑰秸秆厌氧发酵产生物质沼气却鲜有相关的研究。因此,本研究选取玫瑰秸秆作为厌氧发酵的原料,采用实验室自行设计的厌氧发酵试验装置进行试验研究,探索不同接种量对玫瑰秸秆厌氧发酵产气特性的影响;通过对玫瑰秸秆进行不同量沼液预处理,探索沼液预处理对玫瑰秸秆产气特性的影响;通过实验室全自动厌氧发酵系统,研究中式发酵环境下玫瑰秸秆半连续发酵方式的产气效果,模拟实际沼气工程中玫瑰秸秆发酵,探索玫瑰秸秆作为厌氧发酵原料的工程可行性。本研究主要研究内容和结论如下:(1)接种量对玫瑰秸秆厌氧发酵产气特性的影响。试验分别取接种量为20%、30%、40%、50%四组试验条件下的产气特性进行分析研究。试验结果表明:充足的接种量可以有效避免发生系统酸化现象,提前产气高峰时间,提高产气高峰值,提升产气总量。但随着接种量提高至一定程度,产气量提升效果并不明显,综合发酵罐容积利用率,本试验得出接种量为40%时,最为适合玫瑰秸秆厌氧发酵的接种量。(2)本试验阶段主要探讨不同质量沼液预处理对玫瑰秸秆厌氧发酵产沼气特性的影响。通过分析预处理过后玫瑰秸秆纤维组分降解率,以及预处理原料的产气效果,得出沼液预处理原料TS含量为20%的情况下,玫瑰秸秆可以实现较好的产气效果。试验证明,沼液预处理能够有效降解玫瑰秸秆中的细胞壁成分,沼液添加量越高,原料纤维组分降解效果越明显。但过量添加沼液量会导致原料养分流失,造成总体产气效果的下降,因此,合理的沼液原料配比比例是预处理能否成功的关键。(3)本试验阶段主要采用实验室全自动厌氧发酵系统,对发酵过程中的产气特性进行在线监控,通过对比分析单一补料分批发酵的半连续发酵方式与序批式发酵方式的产气效果,探讨玫瑰秸秆在实际工程中发酵产气的可行性。试验结果证明,单一补料分批发酵的半连续发酵方式可以获得稳定的产气效果,且产气量高于序批式。玫瑰秸秆作为发酵原料,具有合适的碳氮比,在发酵过程中无需添加外源物质便可自动调节系统的发酵环境,获得较好的产气效果。玫瑰秸秆作为发酵原料是具有一定的可行性的。(4)本阶段主要结合自身专业,以山东平阴玫瑰种植为计算背景,计算分析占地面积为400m2的玫瑰温室大棚在采暖季节所需要的能耗,该温室大棚设计采暖方式采取燃沼气锅炉方式进行热量供应。沼气来源于玫瑰秸秆废弃物厌氧发酵,经计算可得:维持温室内部环境温度为25℃的情况下,所需能耗为927.97GJ,需要燃烧沼气36954.73m3,厌氧消化玫瑰秸秆119.98吨,沼气发酵所产生的沼渣可以用来施肥,实现农业废弃物的循环利用。
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【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X712;S216.4

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