农村废弃生物质太阳能辅热中温两相厌氧产沼技术研究
发布时间：2021-03-30 19:45
本论文针对农作物秸秆在厌氧消化过程中存在难生物降解和产甲烷易受温度影响等问题,在厌氧消化之前对秸秆进行微需氧生物预处理以提高其水解酸化性能,同时利用秸秆与其他废弃物之间的营养互补和协同作用,构建了以难降解秸秆为主要底物的混合底物两相厌氧消化产沼系统。并以此为基础构建了太阳能光热-相变蓄热与混合底物两相厌氧消化耦合的中试系统,实现了厌氧消化产沼系统在冬季的中温发酵。本文主要研究工作和研究结果包括以下内容。针对传统物理-化学预处理方法和生物预处理方法带来的副产物问题和菌种成本等问题,开展了以两相厌氧消化中水解酸化液作为接种物的微需氧生物预处理研究。发现氧气负荷的升高能提高微需氧预处理过程对油菜木质纤维素的降解率,但过量的氧会降低预处理后秸秆的水解产酸性能。在氧气负荷为20mL/gVS秸秆/d,接种液中有机酸浓度为4g/L,预处理时间为10d的条件下预处理的油菜秸秆,经过水解产酸发酵,VFAs和sCOD比未处理油菜秸秆分别提高了 88.43%和75.50%。通过对预处理过程中秸秆形貌结构、化学基团和晶体结构变化的研究,发现微生物破坏了秸秆中原本规整的结构、降低了秸秆中纤维素结晶度、减少了木质...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2-I两相厌氧消化小试装置示意图
Ｒｅａｃｔｏｒ（ＨＡＲ）?Ｒｅａｃｔｏｒ（ＢＲ）??图２－?１两相厌氧消化小试装置示意图??Ｆｉｇ．２－?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｄｉｇｅｓｔｅｒ??置＇麵，Ｉ??图２－?２两相厌氧消化小试装置实物图??Ｆｉｇ．２－?２?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｄｉｇｅｓｔｅｒｓ??２．２．２太阳能辅热中温两相厌氧消化中试装置??太阳能辅热中温两相厌氧产沼中试装置的流程图见图２－３，装置现场图见图２－４。??（１）两相厌氧消化产沼系统??两相厌氧消化产沼系统包括一个有效容积为０．８５ｍ３的圆柱形罐体和３个有效体积??为０．８ｍ３?（总体积ｌｍ３）的立方体罐体，分别作为产甲烷反应器（ＭＲ）和水解酸化反应??２６??
量分别为４０．６４±０．９２％、２３．１５±０．８７％和２１．３３±０．５４％。预处理所用水解酸化液取自??实验室正常运行的两相厌氧反应器的水解酸化反应器，底物为油菜秸秆、厨余垃圾和??类干物质比为２：１：１的混合物，水解酸化液ｐＨ为６．８Ｕ０．１６，?ＣＯＤ浓度、ＶＦＡｓ浓度??氨氮浓度分别为?０．７８±０．１１?ｇ／Ｌ、０．４５±０．０８ｇ／Ｌ?和?３．２±０．１８ｇ／Ｌ。??．２．２实验方法??．２．２．１微需氧预处理方法??将称取的３５ｇ油菜秸秆（以ＴＳ计）置于５００ｍＬ具塞广口瓶中，加入实验室正常运??行的水解酸化反应器中取出的水解酸化液，使得物料含水率为６５％并搅拌均匀，预处理??时间为０－２０天，预处理温度３０°Ｃ。广口瓶口塞入具孔胶塞，两个开孔中插入聚乙烯管，??底放置布气头，采用微型空气泵（实际流量ｌＬ／ｍｉｎ）向插入瓶底的聚乙烯管中通气，??过控制通气时间达到不同的氧气负荷，如图３－?１所示。????￣—??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国典型禽畜粪便资源化技术研究[J]. 刘茹飞,陈刚,王明超,李强. 再生资源与循环经济. 2017(03)
[2]我国秸秆综合利用技术进展与展望[J]. 马宏业,刘单卿,张雅君,聂阳,李顺义. 广州化工. 2016(24)
[3]作物秸秆资源化利用现状分析[J]. 张海英. 科技经济导刊. 2016(25)
[4]9.8万吨秸秆造纸项目落地安徽寿县[J]. 中华纸业. 2016(15)
[5]农村有机生活垃圾等混合物料厌氧发酵产沼气性能[J]. 王艳芹,付龙云,杨光,袁长波,李明华,姚利. 农业环境科学学报. 2016(06)
[6]浅析禽畜粪便资源化利用[J]. 邹阳. 安徽农学通报. 2016(08)
[7]我国部分地区农村生活垃圾处理现状及模式[J]. 张敏,韩智勇,姜磊,谢棹骏,张国治,贺莉,程静思,潘科,陈柏桦,施国中. 中国沼气. 2016(02)
[8]二甲基硫醚氧化菌的分离鉴定及其对猪粪堆肥的影响[J]. 郭彦钊,付瑞敏,薛婷婷,谷亚楠,马玮超,陈五岭. 农业环境科学学报. 2016(02)
[9]腐秆剂对水稻秸秆腐解性能的影响[J]. 陈帅,刘峙嵘,曾凯. 环境工程学报. 2016(02)
[10]中国玉米秸秆资源量估算及其自然适宜性评价[J]. 左旭,王红彦,王亚静,王磊,景丽,王道龙. 中国农业资源与区划. 2015(06)
博士论文
[1]沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究[D]. 楚莉莉.西北农林科技大学 2011
[2]基于提高麦秸厌氧消化性能的碱预处理方法研究及工程应用[D]. 庞云芝.北京化工大学 2010
硕士论文
[1]太阳能跨季节蓄热实验系统设计与实验研究[D]. 孟晓磊.合肥工业大学 2017
[2]太阳能秸秆沼气系统的热性能分析及实验研究[D]. 鹿浩伟.东南大学 2016
[3]相变蓄热式太阳能秸秆发酵系统供热装置的热性能研究[D]. 田野.东南大学 2015
[4]秸秆乙醇用木聚糖酶发酵工艺及其新型固态发酵设备系统的研究[D]. 金力.浙江大学 2015
[5]基于地理管的太阳能季节性蓄热的地下传热数值分析[D]. 王艳.山东建筑大学 2011
[6]城市有机垃圾厌氧水解技术研究[D]. 高斌雄.福州大学 2011
[7]严寒地区利用太阳能加热制沼气的实验研究[D]. 孙静.哈尔滨工业大学 2006
[8]太阳能供暖系统分析[D]. 高金水.天津大学 2005
本文编号：3110045
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图2-I两相厌氧消化小试装置示意图
Ｒｅａｃｔｏｒ（ＨＡＲ）?Ｒｅａｃｔｏｒ（ＢＲ）??图２－?１两相厌氧消化小试装置示意图??Ｆｉｇ．２－?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｄｉｇｅｓｔｅｒ??置＇麵，Ｉ??图２－?２两相厌氧消化小试装置实物图??Ｆｉｇ．２－?２?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ?ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ?ｄｉｇｅｓｔｅｒｓ??２．２．２太阳能辅热中温两相厌氧消化中试装置??太阳能辅热中温两相厌氧产沼中试装置的流程图见图２－３，装置现场图见图２－４。??（１）两相厌氧消化产沼系统??两相厌氧消化产沼系统包括一个有效容积为０．８５ｍ３的圆柱形罐体和３个有效体积??为０．８ｍ３?（总体积ｌｍ３）的立方体罐体，分别作为产甲烷反应器（ＭＲ）和水解酸化反应??２６??
量分别为４０．６４±０．９２％、２３．１５±０．８７％和２１．３３±０．５４％。预处理所用水解酸化液取自??实验室正常运行的两相厌氧反应器的水解酸化反应器，底物为油菜秸秆、厨余垃圾和??类干物质比为２：１：１的混合物，水解酸化液ｐＨ为６．８Ｕ０．１６，?ＣＯＤ浓度、ＶＦＡｓ浓度??氨氮浓度分别为?０．７８±０．１１?ｇ／Ｌ、０．４５±０．０８ｇ／Ｌ?和?３．２±０．１８ｇ／Ｌ。??．２．２实验方法??．２．２．１微需氧预处理方法??将称取的３５ｇ油菜秸秆（以ＴＳ计）置于５００ｍＬ具塞广口瓶中，加入实验室正常运??行的水解酸化反应器中取出的水解酸化液，使得物料含水率为６５％并搅拌均匀，预处理??时间为０－２０天，预处理温度３０°Ｃ。广口瓶口塞入具孔胶塞，两个开孔中插入聚乙烯管，??底放置布气头，采用微型空气泵（实际流量ｌＬ／ｍｉｎ）向插入瓶底的聚乙烯管中通气，??过控制通气时间达到不同的氧气负荷，如图３－?１所示。????￣—??
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国典型禽畜粪便资源化技术研究[J]. 刘茹飞,陈刚,王明超,李强. 再生资源与循环经济. 2017(03)
[2]我国秸秆综合利用技术进展与展望[J]. 马宏业,刘单卿,张雅君,聂阳,李顺义. 广州化工. 2016(24)
[3]作物秸秆资源化利用现状分析[J]. 张海英. 科技经济导刊. 2016(25)
[4]9.8万吨秸秆造纸项目落地安徽寿县[J]. 中华纸业. 2016(15)
[5]农村有机生活垃圾等混合物料厌氧发酵产沼气性能[J]. 王艳芹,付龙云,杨光,袁长波,李明华,姚利. 农业环境科学学报. 2016(06)
[6]浅析禽畜粪便资源化利用[J]. 邹阳. 安徽农学通报. 2016(08)
[7]我国部分地区农村生活垃圾处理现状及模式[J]. 张敏,韩智勇,姜磊,谢棹骏,张国治,贺莉,程静思,潘科,陈柏桦,施国中. 中国沼气. 2016(02)
[8]二甲基硫醚氧化菌的分离鉴定及其对猪粪堆肥的影响[J]. 郭彦钊,付瑞敏,薛婷婷,谷亚楠,马玮超,陈五岭. 农业环境科学学报. 2016(02)
[9]腐秆剂对水稻秸秆腐解性能的影响[J]. 陈帅,刘峙嵘,曾凯. 环境工程学报. 2016(02)
[10]中国玉米秸秆资源量估算及其自然适宜性评价[J]. 左旭,王红彦,王亚静,王磊,景丽,王道龙. 中国农业资源与区划. 2015(06)
博士论文
[1]沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究[D]. 楚莉莉.西北农林科技大学 2011
[2]基于提高麦秸厌氧消化性能的碱预处理方法研究及工程应用[D]. 庞云芝.北京化工大学 2010
硕士论文
[1]太阳能跨季节蓄热实验系统设计与实验研究[D]. 孟晓磊.合肥工业大学 2017
[2]太阳能秸秆沼气系统的热性能分析及实验研究[D]. 鹿浩伟.东南大学 2016
[3]相变蓄热式太阳能秸秆发酵系统供热装置的热性能研究[D]. 田野.东南大学 2015
[4]秸秆乙醇用木聚糖酶发酵工艺及其新型固态发酵设备系统的研究[D]. 金力.浙江大学 2015
[5]基于地理管的太阳能季节性蓄热的地下传热数值分析[D]. 王艳.山东建筑大学 2011
[6]城市有机垃圾厌氧水解技术研究[D]. 高斌雄.福州大学 2011
[7]严寒地区利用太阳能加热制沼气的实验研究[D]. 孙静.哈尔滨工业大学 2006
[8]太阳能供暖系统分析[D]. 高金水.天津大学 2005
本文编号：3110045
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