稻秆干发酵制沼气工艺参数的研究

发布时间：2020-07-21 22:49

【摘要】：目前，能源紧张的问题日益突出，大力开发新能源已是解决能源问题的主要方向，我国是一个农业大国，农业生产过程中产生了大量秸秆等农业废弃物，合理的利用这一部分生物质能源，则能有效的缓解我国一部分能源问题。目前，我国农作秸秆的资源化利用主要有秸秆肥料化利用、秸秆饲料化利用、秸秆基料化利用、秸秆原料化利用和秸秆燃料化利用。在诸多秸秆资源化的技术中，秸秆沼气技术是最能充分利用秸秆资源的一种清洁工艺。通过沼气发酵把蕴藏在秸秆中的生物能，以沼气形式释放出来，作为能源使用，沼渣和沼液中含有氮、磷、钾等元素成为优质的有机肥料，再进入新的物质能量循环系统中，对环境污染小，并且使秸秆资源得到了最大程度的利用。在我国，秸秆沼气发酵当前主要采用湿发酵技术，但由于湿发酵技术耗能高、处理干物质的成本高且产气效率不高等一系列缺点，再加上农村经济的发展和农业结构的调整，禽畜养殖业主要向大规模的集约化形式发展，家庭养殖业生产的能够作为发酵原料的禽畜粪便已经不多，使秸秆和禽畜粪便分离，限制了湿发酵技术适应的范围和地域，所以，越来越多的研究者把目光投向了干发酵技术研究领域。国内干发酵技术起步较晚，受国外的影响在城市固废垃圾方面的研究比较多，而对秸秆干发酵的研究并不多，大多数也是在近几年才开始。干法发酵与湿法发酵有很大的不同，发酵工艺参数也不一样，这些不同主要表现在发酵总固体浓度、发酵温度、pH调节、堆沤时间、接种量等方面，因此很有必要对干发酵工艺参数进行研究。对于秸秆干发酵技术，采用不同的发酵原料，其发酵工艺参数是不同的。根据目前稻秆厌氧干发酵取得的进展和存在的问题，本文的研究内容主要集中在对干发酵的影响较为显著的因素上，如碱剂量、含水率、接种时间、总固体浓度、接种物的接种量、发酵温度等，对预处理和干发酵两个阶段的工艺参数优化，并对得出的最优工艺条件作了具体的研究，取得一定的成果，主要有以下几个方面：（1）选取影响预处理的因素碱剂量、含水率和接种时间，进行三因素三水平的正交实验，得到稻秆预处理的最优参数组合为：碱剂量为6%，含水率为80%，接种时间为6d。（2）选取影响干发酵的因素总固体浓度、接种物的接种量、发酵温度，进行三因素三水平的正交实验，得到稻秆干发酵过程中的最优参数组合为：总固体浓度为25%，接种物的接种量应为发酵原料的25%，发酵温度为35℃。（3）选取四组稻秆，分别进行不优化、预处理优化、发酵过程优化、全过程优化四组实验，对比分析各组实验的发酵原料各组分的降解程度，结果表明全过程优化的发酵原料的降解程度最高。（4）实验还研究了不优化、预处理优化、发酵过程优化、全过程优化四组实验中日产气量、累积产气量、甲烷含量、发酵料液中COD浓度及pH值的变化情况。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.4

【参考文献】