能源短缺已經(jīng)是我國面對的一項重大難題,大力開發(fā)利用包括生物質(zhì)能源在內(nèi)的可再生清潔能源是新世紀(jì)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。我國每年有3億噸秸稈廢棄田間或就地焚燒,每年畜禽糞污產(chǎn)量約38億噸,40%以上均未有效利用,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費。厭氧發(fā)酵技術(shù)作為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用重要的途徑之一,具有生產(chǎn)過程清潔、運行成本低等特點,且干法厭氧發(fā)酵技術(shù)因具有能量需求低、產(chǎn)生污泥量少、可產(chǎn)生沼氣這一可再生清潔能源、沼渣可進行堆肥或者用于生產(chǎn)土壤改良劑等優(yōu)勢。通過國內(nèi)外厭氧發(fā)酵技術(shù)研究現(xiàn)狀分析,目前在干法發(fā)酵技術(shù)中的一大難題就是反應(yīng)器內(nèi)的傳質(zhì)傳熱問題,制約了干法厭氧發(fā)酵技術(shù)的推廣使用。本研究以秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)有機廢棄物為原料,通過理論研究、試驗分析及仿真模擬,進行序批式干法厭氧發(fā)酵試驗平臺的設(shè)計及試驗研究,對試驗結(jié)果及工藝參數(shù)進行了分析。主要研究工作如下:(1)在一定的初始條件下,以干玉米秸稈和新鮮牛糞為原料開展的干法厭氧發(fā)酵試驗。結(jié)果表明該試驗平臺運行正常,產(chǎn)氣穩(wěn)定,平均每天產(chǎn)氣量達37.55L,平均容積產(chǎn)氣率可達0.83L/(Ld),單位干物質(zhì)產(chǎn)氣量151L。(2)依托設(shè)計的干法厭氧發(fā)酵試驗平臺測試在溫度為40℃、45℃條件下干法厭氧發(fā)酵混合底物升溫過程中的溫度的變化,根據(jù)試驗結(jié)果表明應(yīng)優(yōu)先選擇加熱條件為40℃的溫度條件。同時,依托干法厭氧發(fā)酵平臺,在含固率25%以及20%之間,優(yōu)先選擇混合發(fā)酵底物含固率為25%的發(fā)酵條件。(3)將牛糞-秸稈混合原料體系作為“擬流體”,將離散的固體顆粒視為虛擬的連續(xù)相流體。利用Fluent開展模擬研究建立溫度場模擬數(shù)值模型。建立的仿真模型結(jié)果與實際試驗數(shù)據(jù)在一定程度上趨勢是吻合的,誤差范圍在15%之內(nèi)。因此,Fluent對于預(yù)測整個干法厭氧發(fā)酵升溫過程有很大的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S216;X71
【部分圖文】：

圖４?ＢｌＯｆｅｒｍ序批式干發(fā)酵反應(yīng)器??Ｆｉｇ．４?ＢｌＯｆｅｒｍ?ｄｒｙ?ｂａｔｃｈ?ｄｉｇｅｓｔｅｒａ??ＢＩＯＦｅｒｍ?（ＣｈｏＳＫｅｔａｌ．，２０１３）工藝描述：發(fā)酵底物的含固率一般在２５％？３５％??這個范圍內(nèi)，在反應(yīng)器里的發(fā)酵時間一般在２８天左右，在厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的滲??濾液經(jīng)過回收之后噴灑到發(fā)酵底物上，相當(dāng)于接種源。一般ＢＩＯＦｅｒｍ工藝發(fā)酵所產(chǎn)??生沼氣經(jīng)過提純后將進入天然氣軌道，也或者用來發(fā)電使用。??干法連續(xù)式反應(yīng)器一般為單相反應(yīng)器，即產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷過程在同一個反應(yīng)器內(nèi)完??成，一般物料的含固率可高達２０？４０％，沼氣產(chǎn)率可達到０．３？０．５ｍ３／ｋｇ?ＶＳ?（Ｄｅ?Ｂｅｒｅ?Ｌ，??２０００）。國外現(xiàn)在比較典型的連續(xù)式干法厭氧反應(yīng)器代表有比利時的Ｄｒａｎｃｏ、瑞典??的Ｋｏｍｐｏｇａｓ、法國的Ｖａｌｏｒｇａ這三種。??Ｄｒａｎｃｏ工藝（Ｓｉｘ?Ｗｅｔ?ａｌ．，１９９２）主要包括一個混料罐和一個上進料、下出料的??７??

推流式反應(yīng)器。原料與回流的發(fā)酵剩余物首先在混料罐內(nèi)混合，之后輸送至反應(yīng)器頂??部進料。一般回流的發(fā)酵剩余物與新鮮原料的比例為６：１?（Ａｎｇｅｌｉｄａｋｉ?Ｉ?ｅｔａｌ．，２００３）。??工作過程如圖５所示。??沼氣?沼氣??ｊｆｉｆ?斗?＿ｒ．——１．，．．．．．．一．．．．．．．．—．—??＊?＂ｒｆｌ?？?讀：Ｈ?｝ｉ??ｔ?Ｌ－接種物循環(huán)＿＿??＞Ｗｎ??＾?發(fā)自ｉ剩余物一一一Ｊ??發(fā)＿剩余物??圖５?Ｄｒａｎｃｏ干發(fā)酵工藝?圖６?Ｋｏｍｐｏｇａｓ干發(fā)酵工藝??Ｆｉｇ．５?Ｄｒａｎｃｏ?ｄｒｙ?ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?Ｆｉｇ．６?Ｋｏｍｐｏｇａｓ?ｄｒｙ?ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ??瑞典Ｋｏｍｏｐｏｇａｓ?（Ｗｉｌｌｎｇｅｒ?Ａｅｔａｌ．，?１９９３）干法厭氧發(fā)酵工藝是處理源頭分類的??有機廢物的典型工藝。其特點在于反應(yīng)器以轉(zhuǎn)子泵方式進料，水平安裝攪拌軸，通過??攪拌軸完成物料的充分混合，并完成物料的推流出料。反應(yīng)器內(nèi)發(fā)酵底物的含固率為??３０％？４５％之間，揮發(fā)性固體含量（ＶＳ）?５５％？７５％?（?ｏｆ?ＴＳ），粒徑＜４０?ｍｍ，?ｐ?Ｈ４．５？７，??凱氏氮＜?４ｇ＿ｋｇ／ｌ，Ｃ／Ｎ＞１８。厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的溫度為高溫５５°Ｃ。工作過程如圖??６所示。??法國Ｖａｌｏｒｇａ（ＬａｃｌｏｓＨＦｅｔａｌ．，?１９９７）干法厭氧發(fā)酵工藝主要適用于對生活垃圾、??工業(yè)有機廢棄物的處理利用。其工作過程如下．？物料首先經(jīng)過分選、過篩等預(yù)處理

?干法厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)溫度場變化規(guī)律與模擬仿真研究???推流式反應(yīng)器。原料與回流的發(fā)酵剩余物首先在混料罐內(nèi)混合，之后輸送至反應(yīng)器頂??部進料。一般回流的發(fā)酵剩余物與新鮮原料的比例為６：１?（Ａｎｇｅｌｉｄａｋｉ?Ｉ?ｅｔａｌ．，２００３）。??工作過程如圖５所示。??
【參考文獻】

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本文編號：2850670