【摘要】：針對我國目前有機固體廢棄物產(chǎn)量及蘊藏的生物質(zhì)能,結(jié)合建筑能耗現(xiàn)狀,分析了利用好氧微生物氧化分解有機固廢所產(chǎn)熱量與建筑日常生活所需熱量的匹配性,提出了回收利用有機固廢好氧分解反應(yīng)熱用于建筑供熱的構(gòu)想,并設(shè)計搭建了實驗平臺進行實驗研究。在實驗測得的相關(guān)物性參數(shù)的基礎(chǔ)上,利用前人的微生物研究成果和多孔介質(zhì)理論,建立了生化反應(yīng)過程傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型,得出最佳的工藝參數(shù),并利用實驗數(shù)據(jù)對模型進行驗證。研究結(jié)果表明：(1)本課題進行了三次實驗,通過實驗Ⅰ、Ⅱ?qū)φ?說明微生物接種劑對反應(yīng)有明顯的促進作用。此外,反應(yīng)器的通風(fēng)管布置是實驗成敗的關(guān)鍵因素之一,實驗Ⅱ反應(yīng)器四周送風(fēng),中心設(shè)回風(fēng)管回風(fēng)的方式實驗效果最佳,在室外溫度在27℃-31℃之間波動下,175kg物料整個實驗過程平均通風(fēng)量為2.98m3/h,最高出風(fēng)溫度63.1℃,高溫階段占本次實驗總時間的94%。整個過程共回收熱量47.7kWh,單位體積反應(yīng)器熱回收速率為851.3W/m3,單位物料可回收熱速率為6.37W/kg。實驗Ⅲ將平均通風(fēng)量增至4.23m3/h進行對照,結(jié)果表明出風(fēng)溫度下降明顯,單位體積反應(yīng)器熱回收速率為770.57W/m3。(2)利用實驗值對模型進行驗證,溫度變化趨勢基本一致,高溫和降溫階段的實驗值與預(yù)測值匹配良好。升溫階段實驗值高于預(yù)測值,這是由于實驗研究添加了生物接種劑的結(jié)果。(3)在理論模型的基礎(chǔ)上,分析了通風(fēng)量、初始含水率、送風(fēng)溫度對好氧分解過程的影響,得出了最佳工藝參數(shù)：175kg的物料最佳通風(fēng)量為3m3/h,即16.7m3/(h·t),最佳初始含水率為70%-75%,并需要在80h進行補水。送風(fēng)溫度越高越好,但30℃以上繼續(xù)提高送風(fēng)溫度對反應(yīng)效果影響不大。在最佳的工藝參數(shù)條件下,反應(yīng)升溫快,高溫階段持續(xù)時間長,熱回收速率為795.6-812.5W/m3。(4)利用實驗和理論研究結(jié)果,分析了好氧分解熱量回收用于建筑采暖的可行性,設(shè)計帶有輔助熱源的連續(xù)供熱系統(tǒng),并以徐州地區(qū)5戶家庭合用一套系統(tǒng)為例,進行了經(jīng)濟性分析,結(jié)果顯示：以好氧分解熱為熱源可以滿足輻射供暖的要求,設(shè)備投資回收期約為3年。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X705
【圖文】：

國內(nèi)目前從能源角度考慮，主動回收利用反應(yīng)熱的相關(guān)研宄和報道還比較少。余延逡逑順［５２］等以１８０Ｌ手動滾筒式反應(yīng)器進行研宄，以庭院垃圾為原料并添加適量自制菌種添逡逑加劑，得出以下結(jié)論：（１）進、出風(fēng)溫度見圖１．５所示；（２）產(chǎn)熱速率在１０？１５Ｗ／ｋｇ以上逡逑時間占總反應(yīng)時間的一半，整個過程平均產(chǎn)熱速率為１５．３Ｗ／ｋｇ，回收的總能量高達逡逑６７．９ｋＷｈ；邋（３）通過統(tǒng)計計算，對一個普通的家庭，所產(chǎn)的有機固體廢棄物年可回收能逡逑量３４７１．２ｋＷｈ，完全可以滿足家庭采暖、生活熱水需求熱量。逡逑ｍｉ邐邐逡逑翻邐．．．．邋ＶＹＮＩＬＡ．邋－．邐艾．逡逑￥５０４邋Ｊ邐Ｉ邋．…．一．Ｉ．－．邋＊邋．．．．．．．邋＾邋＾邐邋—邐、逡逑ｍ邋二邋：邋－二邋１：４：：邋：邋Ｐ逡逑＾邋ＩＩＩ邋Ｉ邋Ｊ邐：邋；：：：邋：邋：邋？：：邋；：：：逡逑２５］０邋ｉｆ邋＾邋，：；：；邋：：邋二”邋二逡逑ｔ邋９邐邐邐邋邐邐邐邐邐＿＿＿＿＿＿邋邐邐邐邐邐邋＿邋■■邋—逡逑？Ｗ．Ｕ邐＂Ｖ＂＂＂＂＂＂邋ｆ逡逑０邋１０邋２０邋３０邋４０邋５０邋６０邋７０邋８０邋９０邋１００邋１１０邋１２０逡逑時聞／ｈ逡逑圖１．５以庭院垃圾為原料的進、出風(fēng)溫度逡逑韓成付［５３］Ｗ９１５Ｌ電機驅(qū)動滾筒式反應(yīng)器進行研究，以鍘碎的玉米稻稈為原料，并逡逑添加適量自制菌種添加劑。得出以下結(jié)論：（１）進、出風(fēng)溫度見圖１．６所示；（２）全過程單逡逑位物料平均產(chǎn)熱速率為３．０Ｗ／ｋｇ，折合單位體積反應(yīng)器產(chǎn)熱速率為５０１．６Ｗ／ｍ３，可回收逡逑總熱量為９５．２ｋＷｈ；進入高溫階段（上５０°０

課題的研究意義和內(nèi)容逡逑１課題的研宄意義逡逑如前所述，建筑有機固體廢棄物中蘊藏著如此巨大的生物質(zhì)潛能，通過好氧分解能逡逑收技術(shù)得到的風(fēng)溫或水溫又恰好匹配建筑所需熱源品位要求。所以，本課題的研宄逡逑不僅僅在于降解廢棄物達到環(huán)保的目的，更具有顯著的建筑節(jié)能意義。一方面，從逡逑角度回收了生物質(zhì)潛能；另一方面，從質(zhì)的角度符合熵產(chǎn)最小化原理，減少高品位逡逑在建筑中的消耗，以期為建筑節(jié)能減排、節(jié)火用減排提供新思路。逡逑２課題的研究內(nèi)容逡逑）建立微生物好氧分解過程反應(yīng)動力學(xué)與傳熱傳質(zhì)z1合的理論模型逡逑微生物在各階段的生長、繁殖、新陳代謝的規(guī)律，與物料溫度密切相關(guān)，而物料溫逡逑受通風(fēng)量、含水率等因素的支配。微生物代謝會產(chǎn)生熱量，熱量又會使堆體溫度升逡逑一

生物提供氧氣、調(diào)節(jié)堆體溫度，且要能及時的帶出堆體各個部位的熱量。因此，要合理逡逑地布置反應(yīng)器內(nèi)部送、回風(fēng)管和風(fēng)口，嚴(yán)防空氣短路，即空氣不能只經(jīng)過一部分區(qū)域便逡逑排出反應(yīng)器。（４）要有能量回收利用裝置。根據(jù)以上論述，設(shè)計并搭建了如圖２．２所示的逡逑好氧分解能量回收實驗平臺，屬于強制通風(fēng)無攪拌系統(tǒng)。逡逑Ｍｌ邐ｆ邐Ｉ邐，邐１逡逑■：}插義希ǎ幔┓從ζ髟硎疽饌煎危ǎ猓┓從ζ髡油煎義蟁[t埃咤澹蕖

本文編號：2752792