【摘要】：隨著能源和環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出,自21世紀(jì)以來(lái),全球面臨的能源危機(jī)帶來(lái)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,而沼氣是一種可再生無(wú)污染的優(yōu)質(zhì)燃料,能夠代替秸稈和煤等能源原材。畜禽糞便、工業(yè)有機(jī)廢水、生活污水、有機(jī)垃圾等生物質(zhì)廢棄物可以利用沼氣技術(shù)做到完全的無(wú)害消化,目前沼氣技術(shù)是我國(guó)大力發(fā)展的四大重點(diǎn)可再生能源項(xiàng)目之一。因此,合理利用生物質(zhì)資源,發(fā)展沼氣產(chǎn)業(yè),可以緩解我國(guó)能源供給與需求的缺口,也能有效的減少環(huán)境污染,這些特點(diǎn)讓沼氣技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)研究意義。本文采用理論分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究可供農(nóng)作物—黃瓜藤發(fā)酵制備沼氣的設(shè)備,包括設(shè)備的設(shè)計(jì)選型、驗(yàn)證設(shè)備合理性、原料破碎能耗計(jì)算以及青枯比、投配率等典型因素對(duì)厭氧發(fā)酵反應(yīng)的影響。本文對(duì)已有研究的沼氣工程技術(shù)、相關(guān)的基本工藝,包括厭氧降解的過(guò)程、影響反應(yīng)進(jìn)行的因素進(jìn)行總結(jié)并加以分析;選取黃瓜藤作為厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的原料,在可行性和適用性上進(jìn)行分析。本文的主要研究成果及結(jié)論如下:(1)本文在對(duì)原料預(yù)處理中詳細(xì)闡述了在農(nóng)作物破碎與耗能方面的相關(guān)性,利用數(shù)學(xué)工具—粒度表征,對(duì)農(nóng)作物破碎后形成的顆粒進(jìn)行表征,理論計(jì)算表明:在破碎力相同的情況下,粒度分布小于2mm的黃瓜藤,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)占比為45%,而破碎能耗占比只有42.5%的,所以可以根據(jù)實(shí)際情況采用能降低破碎能耗的破碎方式。(2)設(shè)計(jì)整套厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)裝置,包括厭氧反應(yīng)器罐體、罐體圓柱體壁厚的確定、攪拌器和電機(jī)功率的選取以及夾套與筒身的連接形式、夾套壁厚的確定;同時(shí)利用主要耗能裝置,進(jìn)行能量傳遞計(jì)算,然后從理論分析和溫度傳感器時(shí)間精度的角度,驗(yàn)證厭氧發(fā)酵反應(yīng)器的合理性。(3)以常見(jiàn)農(nóng)作物—黃瓜藤為原料,在中溫(35℃)條件下,采用連續(xù)投料的方式,研究了黃瓜藤鮮活度對(duì)其產(chǎn)氣性能的影響,也即黃瓜藤青枯比對(duì)黃瓜藤產(chǎn)氣性能的影響,同時(shí)提取不同青枯比反應(yīng)后的殘留污泥,用電子顯微鏡觀察厭氧微生物的菌落情況,更進(jìn)一步說(shuō)明黃瓜藤的鮮活度對(duì)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣總量和產(chǎn)甲烷氣體量的影響。(4)通過(guò)添加不同投配率的活性污泥在中溫條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵反應(yīng)研究,通過(guò)反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)氣總量、產(chǎn)甲烷氣體量、PH等數(shù)據(jù),分析不同投配率對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響,研究表明:投配率為7%時(shí),對(duì)提升日均產(chǎn)氣量有比較顯著的效果,而繼續(xù)提高投配率時(shí),效果很不明顯,但在后續(xù)的反應(yīng)中,能持續(xù)保持較高的日均產(chǎn)氣量;投配率為10%時(shí),反應(yīng)器內(nèi)PH的波動(dòng)范圍從7.32下降到7.13,發(fā)酵罐內(nèi)始終處在弱堿s狀態(tài),p H值的穩(wěn)定性比其他兩種投配率高,可以不通過(guò)添加弱堿性物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)p H值,而投配率分別為5和7%的實(shí)驗(yàn)PH則在第11天成弱酸性,此時(shí)已不利于厭氧發(fā)酵反應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S216.4

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本文編號(hào)：2743083