农村家用沼气发酵工艺参数的优选研究

【摘要】：沼气发酵技术是建设社会主义新农村、缓解我国农村能源紧张、环境污染严重的重要途径之一。发酵的工艺参数对沼气产气量和质量影响很大，采用合适的发酵工艺参数是高效生产沼气的关键。 本试验模拟农村水压式沼气池的工作原理，通过自制沼气发酵装置，从实际需要出发，研究了换料时间间隔、接种物的种类、接种物的接种量这3个影响沼气发酵的重要因素对产气效果的影响。另外，通过综合工艺试验，得到了堆沤处理方式、换料时间间隔、接种物的种类和接种物的接种量4个因素的最佳组合。 通过设置3个不同换料时间间隔，研究换料时间间隔对产气效果的影响。结果表明，在原料的总固体浓度为8％、pH值介于6.8～7.4、接种沼气池污泥量为原料干物质重量的20％、发酵周期为30d时，对发酵系统间隔9d换料的效果最好，其在总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了42490.70mL、1416.36mL、0.217m~3／m~3·d、0.241m~3／m~3·d和0.090m~3／kg·TS，都比不换料的对照处理有很大提高，分别提高了153.41％、153.41％、152.33％、153.68％和150％，沼气中的甲烷含量也在70％以上。 恰当的接种物能够提高沼气发酵的效率。本试验在发酵原料总固体浓度为8％、换料时间间隔为7d，pH值在6.8～7.4之间、发酵周期为30d时，对原料分别接种占原料干物质重的20％的生活污泥、池塘污泥和沼气池污泥。结果表明，对发酵原料接种沼气池污泥的效果最佳，其沼气的总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了25338.16mL、844.61mL、0.129m~3／m~3·d、0.144 m~3／m~3·d和0.054m~3／kg·TS，分别比接种池塘污泥的处理提高212.37％、212.37％、214.63％、213.04％和217.65％，比接种生活污泥的处理提高161.85％、161.85％、163.27％、161.82％和157.14％。3个处理中，接种沼气池污泥的处理所产沼气的甲烷含量也最高，达到了77.21％。 通过对沼气池污泥的接种量设置不同的梯度，研究接种量对产气效果的影响。试验的其它条件为：原料总固体浓度为8％、换料时间间隔为7d、pH值在6.8～7.4之间、发酵周期为30d，沼气池污泥的接种量分别为10％、20％和30％。结果表明，在本试验的试验条件下，对 【关键词】：沼气发酵 甲烷 工艺参数 禽畜粪便 秸秆
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 文献综述11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.1.1 我国农村能源利用现状11
• 1.1.2 我国进行沼气发酵的潜能11-12
• 1.2 国外沼气事业研究进展12-13
• 1.3 国内沼气事业研究进展13
• 1.4 沼气发酵的基本原理13-14
• 1.5 沼气发酵的工艺条件14-18
• 1.5.1 严格的厌氧环境14-15
• 1.5.2 温度条件15
• 1.5.3 营养和原料的处理15-16
• 1.5.4 适宜的酸碱度和有机酸含量16
• 1.5.5 干物质浓度和有机物负荷量16-17
• 1.5.6 碳氮比对沼气发酵的影响17
• 1.5.7 搅拌17-18
• 1.5.8 沼气发酵接种物18
• 1.6 我国沼气发酵目前存在的问题18-20
• 1.6.1 沼气池产气率较低，产气量不稳定18-19
• 1.6.2 浮渣结壳进、出料难19-20
• 1.7 沼气发酵的环境社会效益20
• 1.8 前景20-21
• 第2章 引言21-24
• 2.1 研究目的与意义21
• 2.2 主要研究内容21-23
• 2.2.1 换料时间间隔对沼气发酵的影响21-22
• 2.2.2 接种物种类对沼气发酵的影响22
• 2.2.3 接种量对沼气发酵的影响22
• 2.2.4 沼气发酵综合工艺条件的优选22
• 2.2.5 环境温度对沼气发酵的影响22-23
• 2.3 研究技术路线23-24
• 第3章 材料与方法24-30
• 3.1 供试材料24
• 3.2 试验装置24-25
• 3.3 试验设计与方法25-28
• 3.3.1 沼气发酵换料时间间隔优选试验25-26
• 3.3.2 沼气发酵接种物种类优选试验26
• 3.3.3 沼气发酵接种物浓度优选试验26-27
• 3.3.4 综合工艺试验27-28
• 3.4 测试分析方法28-29
• 3.4.1 温度28
• 3.4.2 pH值28
• 3.4.3 日产气量28
• 3.4.4 气质分析28-29
• 3.4.5 原料有机质的利用率29
• 3.5 数学分析方法29-30
• 第4章 结果与讨论30-50
• 4.1 换料时间间隔对沼气发酵的影响30-35
• 4.1.1 换料时间间隔对产气量的影响30-33
• 4.1.2 换料时间间隔对沼气质量的影响33-34
• 4.1.3 换料时间间隔对原料有机质利用率的影响34-35
• 4.2 接种物种类对沼气发酵的影响35-39
• 4.2.1 接种物种类对产气量的影响35-37
• 4.2.2 接种物种类对沼气质量的影响37-38
• 4.2.3 接种物种类对原料有机质利用率的影响38-39
• 4.3 接种量对沼气发酵的影响39-43
• 4.3.1 接种量对产气量的影响39-41
• 4.3.2 接种量对沼气质量的影响41-42
• 4.3.3 接种量对原料有机质利用率的影响42-43
• 4.4 沼气发酵工艺条件的优选43-47
• 4.4.1 理论最优条件与实际最优条件的比较43-47
• 4.4.2 影响沼气发酵的因子作用排序47
• 4.5 环境温度对沼气发酵的影响47-50
• 4.5.1 环境温度对沼气发酵系统启动速度的影响47-48
• 4.5.2 环境温度对沼气发酵系统产沼气量的影响48-50
• 第5章 结论与建议50-52
• 5.1 研究结论50-51
• 5.2 存在的不足与建议51-52
• 参考文献52-57
• 附录 自制沼气发酵装置57-58
• 致谢58-59
• 发表论文及参加课题一览表59
• 发表论文59
• 参加课题59

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