玉米秸秆不同部位低浓度厌氧发酵特性研究

【摘要】：原料对于沼气发酵起着至关重要的作用，如何利用原料，使其实现最大化利用是很多研究人员所关注的一个重点。本文开展玉米秸秆茎皮（SB）、叶片（L）、内穰（SP）、整体（CS）分别与牛粪混合厌氧发酵研究，为进一步利用玉米秸秆混合发酵提供一定的理论和数值依据。根据沼气工程中一些常用参数，进行最优参数试验，主要针对发酵浓度进行深入探讨，得到以下结论： 1)通过批次试验得到茎皮、叶片、内穰、整体在所设定条件下（35℃、C/N=25、TS%≤10%），与牛粪配比最优TS分别为8%、10%、5%、8%。玉米秸秆皮、叶、穰、整体各自最佳发酵浓度不同，分离后各自发酵是很有必要的。 2)内穰混合VS产甲烷率最高为115.3mL·g~(-1)，叶片VS产甲烷率最高为109.7mL·g~(-1)，茎皮VS产甲烷率最高为125.0mL·g~(-1)，整体VS产甲烷率最高为80.0mL g~(-1)。 3)内穰的最大产甲烷速率为3.29ml （g·d）~(-1)；叶片的最大产甲烷速率为3.13ml （g·d）~(-1)；茎皮的最大产甲烷速率为3.57ml （g·d）~(-1)，整体最大产甲烷速率为2.76ml （g·d）~(-1)。内穰、叶、茎皮与牛粪混掺发酵最大产甲烷速率均比整体混牛粪发酵快。通过分离可以使玉米秸秆各部分发酵利用最大化。 4）最优试验中，各组实验单位VS累积产甲烷量均与Gompertz方程拟合度好，符合一级降解动力学。叶子发酵液最容易降解，其次为内穰、皮和整体。 【关键词】：玉米秸秆 皮 叶 内穰 厌氧发酵 沼气
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景8
• 1.2 沼气工程8-11
• 1.2.1 沼气研究现状9-11
• 1.2.1.1 我国沼气发展现状9-10
• 1.2.1.2 玉米秸秆制取沼气现状10-11
• 1.3 研究内容11-12
• 2 实验材料与方法12-20
• 2.1 玉米秸秆成分测定12-15
• 2.1.1 碳含量的测定方法12-13
• 2.1.2 凯氏定氮法13
• 2.1.3 TS 和 VS 的测定13
• 2.1.4 半纤维素、纤维素、木质素的测定13-14
• 2.1.5 成分测定结果14-15
• 2.2 发酵产沼气特性试验研究15-20
• 2.2.1 试验材料15-16
• 2.2.2 试验仪器与设备16-17
• 2.2.3 厌氧发酵装置及其监测系统17
• 2.2.4 发酵过程检测17-20
• 2.2.4.1 产气量测定17
• 2.2.4.2 甲烷、二氧化碳测定17-18
• 2.2.4.3 pH 值测定18
• 2.2.4.4 发酵液配比方案18-20
• 3 结果分析与讨论20-41
• 3.1 试验结果20-34
• 3.1.1 玉米秸秆不同部位与牛粪发酵产沼气特性试验研究20-29
• 3.1.1.1 配以新鲜牛粪的发酵试验20-22
• 3.1.1.2 配以堆沤过的牛粪试验研究22-29
• 3.1.1.3 试验结果与分析29
• 3.1.2 玉米秸秆整体厌氧发酵29-32
• 3.1.3 不同堆放时间的牛粪发酵32-34
• 3.2 讨论与分析34-41
• 3.2.1 实验结果分析34-36
• 3.2.1.1 接种物对发酵周期的影响34-35
• 3.2.1.2 牛粪对发酵的影响35
• 3.2.1.3 秸秆发酵浓度受到 C/N 比影响35
• 3.2.1.4 内穰、茎皮、叶片对 pH 值的适应力35
• 3.2.1.5 发酵物对发酵液产甲烷的影响35-36
• 3.2.1.6 发酵温度的影响36
• 3.2.2 最优条件下发酵动力学研究36-41
• 3.2.2.1 最优发酵试验36-38
• 3.2.2.2 试验数据分析38-39
• 3.2.2.3 最优配比下发酵试验的动力学研究39
• 3.2.2.4 模型的拟合度39-41
• 4 结论和讨论41-42
• Abstract42-43
• 参考文献43-45

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