玉米秸秆厌氧发酵产沼气特性的研究

【摘要】：随着粮食产量的逐年提高,农业废弃物的产量也随之增多,这其中较为突出的代表当属各种秸秆。大中型畜禽粪便厌氧发酵时产生沼液沼渣,尚未作为有机肥料在农业生产中大规模使用,使得现阶段对沼液沼渣利用产生了制约。因此,找到一种新的利用沼液沼渣的途径已经迫在眉睫。将秸秆与沼液混合厌氧发酵是将秸秆无害化处理的同时获得一种新的利用沼液沼渣的有效途径。本试验研究了玉米秸秆与牛粪沼液发酵启动到稳定产气的整个流程,对玉米秸秆与牛粪沼液的进出料周期进行的优化。本试验进行了经过简单粉碎的玉米秸秆与牛粪发酵特性的研究,试验进行了玉米秸秆与牛粪沼液、秸秆沼液不同比例混合发酵生产沼气的研究,玉米秸秆与玉米秸秆沼液发酵过程中的参数变化的研究,不同进出料比例对玉米秸秆产沼气效果的研究,最后利用自行设计的厌氧发酵装置对所获得的试验数据进行放大试验,试验的研究结果主要包括以下几方面：(1)玉米秸秆与玉米秸秆沼液、牛粪沼液按照不同比例发酵产气效果差别较大,其与牛粪沼液按照VS比4：5发酵产气效果最好,与秸秆沼液按照VS比5：5发酵产气效果最好,其中VS产气率分别可达到277.65mL/g-VS和333.90mL/g-VS,甲烷含量分别可达到65.49%和70.11%。(2)研究了玉米秸秆与秸秆沼液发酵过程中的TS、VS、pH、总VFA,纤维素、半纤维素的变化情况,根据不同参数的变化确定出玉米秸秆进行沼气发酵时的进出料周期为10天。(3)以10天为一个进出料周期,不同进出料比例对秸秆产沼气的效果有影响,每次按照发酵发酵初始时玉米秸秆质量的1/3加入新的玉米秸秆,占总液体体积的1/3进出原料时产气效果最好,10天内的日产气量稳定在3694.34～3673.37mL,甲烷含量在59.21-66.8%,玉米秸秆的VS产气率为275.75mL/g-VS。(4)利用自行设计的中试发酵装置对小试试验所得到的数据进行放大试验,得到玉米秸秆的VS产气率可以达到0.34m3/kg·VS。 【关键词】：玉米秸秆 牛粪沼液 秸秆沼液 厌氧发酵 中温
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要10-11
• Abstract11-13
• 1 前言13-22
• 1.1 研究的目的和意义13-14
• 1.2 秸秆厌氧发酵制取沼气的国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外秸秆厌氧发酵制取沼气的发展现状及研究进展14-15
• 1.2.2 国内秸秆厌氧发酵制取沼气的发展现状及研究进展15-16
• 1.3 秸秆发酵产沼气技术16-18
• 1.3.1 厌氧发酵技术简介16
• 1.3.2 厌氧发酵的影响因子16-18
• 1.4 秸秆成分及其特性18
• 1.5 秸秆的利用方式18-20
• 1.5.1 秸秆肥料化18-19
• 1.5.2 秸秆材料化19
• 1.5.3 秸秆饲料化19
• 1.5.4 秸秆能源化19
• 1.5.5 秸秆发电技术19
• 1.5.6 秸秆产沼气技术19-20
• 1.6 研究内容与技术路线20-22
• 2 试验材料、仪器与方法22-29
• 2.1 试验方案及主要研究内容22
• 2.2 试验材料22
• 2.3 接种物22
• 2.4 试验主要仪器22-23
• 2.5 试验的主要药品23
• 2.6 试验测定指标及方法23-29
• 2.6.1 TS、VS的测定方法24
• 2.6.2 气体成分的测定24-25
• 2.6.3 pH的测定25
• 2.6.4 纤维素的测定25-27
• 2.6.5 挥发性脂肪酸含量的测定27-29
• 3 玉米秸秆与牛粪沼液、玉米沼液发酵试验29-38
• 3.1 试验的目的意义29
• 3.2 发酵装置29-30
• 3.3 试验设计30
• 3.4 试验结果与分析30-38
• 3.4.1 牛粪沼液与玉米秸秆接种比例产气特性的研究30-33
• 3.4.2 秸秆沼液与玉米秸秆接种比例产气特性的研究33-36
• 3.4.3 小结36-38
• 4 玉米秸秆与秸秆沼液发酵过程中各指标的动态变化38-44
• 4.1 试验的目的意义38
• 4.2 发酵装置38-39
• 4.3 试验设计39
• 4.4 试验结果与分析39-42
• 4.4.1 发酵原料的各项性质39
• 4.4.2 pH的变化情况39-40
• 4.4.3 VFA的变化情况40-41
• 4.4.4 TS和VS的变化情况41
• 4.4.5 纤维素和半纤维素的变化情况41-42
• 4.4.6 发酵结束后各参数的变化情况42
• 4.5 小结42-44
• 5 进出原料量对秸秆稳定产气的影响44-48
• 5.1 试验的目的意义44
• 5.2 发酵装置44-45
• 5.3 试验设计45
• 5.4 试验结果与分析45-47
• 5.4.1 发酵原料的各项指标45
• 5.4.2 日产气量的变化情况45-46
• 5.4.3 甲烷含量的变化情况46-47
• 5.4.4 累计产气量的变化情况47
• 5.5 小结47-48
• 6 玉米秸秆产沼气中试试验研究48-53
• 6.1 试验的目的意义48
• 6.2 试验装置48-49
• 6.3 试验设计49-50
• 6.4 试验的结果与分析50-52
• 6.4.1 日产气量的变化情况50-51
• 6.4.2 甲烷含量的变化情况51
• 6.4.3 累计产气量变化情况51-52
• 6.4.4 pH的变化情况52
• 6.5 小结52-53
• 7 结论及建议53-54
• 7.1 结论53
• 7.2 建议53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 附录59-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60

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