【摘要】：在化石能源日漸匱乏、能源形勢(shì)日益緊張的今天,人類尋找替代或輔助能源并提高能源利用效率的要求顯得愈加迫切。生物質(zhì)能作為可再生能源由于其安全性及穩(wěn)定性成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的新能源。結(jié)合我國(guó)國(guó)情,目前我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源總量豐富但利用水平較低,如能將其用于沼氣發(fā)酵,不僅能解決當(dāng)前因焚燒秸稈、濫用化肥而造成的環(huán)境污染,也能緩解能源緊張給社會(huì)帶來(lái)的壓力。 農(nóng)作物秸稈中主要成分為纖維素、半纖維素及木質(zhì)素,且三者相互盤繞結(jié)構(gòu)復(fù)雜。尤其是木質(zhì)素的存在嚴(yán)重阻礙了發(fā)酵過(guò)程微生物對(duì)纖維素和半纖維素的分解利用。因此,如要充分利用秸稈資源必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理,以達(dá)到破壞三者的物理結(jié)構(gòu),增加秸稈利用率的目的。目前對(duì)秸稈的預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法三種。三種預(yù)處理方法各有利弊,但目前尚未研究出集各種優(yōu)勢(shì)為一體、成本低、效率高且能在生產(chǎn)中進(jìn)行推廣的預(yù)處理方法。 蒸汽爆破預(yù)處理已經(jīng)被廣大學(xué)者證明是一種有效的秸稈預(yù)處理方法。本研究將玉米秸稈進(jìn)行了蒸汽爆破預(yù)處理并進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn),研究了汽爆預(yù)處理對(duì)秸稈微觀結(jié)構(gòu)的影響及秸稈經(jīng)汽爆預(yù)處理后的厭氧發(fā)酵特性。 本文較全面的反映了作者的研究情況,具體內(nèi)容如下： (1)分析、測(cè)試秸稈的基本參數(shù)及汽爆預(yù)處理前后宏觀、微觀結(jié)構(gòu)和三素的變化,研究蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)秸稈預(yù)處理的作用機(jī)理。結(jié)果表明,汽爆預(yù)處理顯著改變了秸稈的宏觀、微觀機(jī)構(gòu)和三素含量。 (2)對(duì)未經(jīng)預(yù)處理和經(jīng)汽爆預(yù)處理的秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵對(duì)比試驗(yàn),考察其厭氧發(fā)酵特性,研究汽爆預(yù)處理對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵特性的影響。結(jié)果表明,汽爆預(yù)處理有效促進(jìn)了秸稈的單位VS產(chǎn)氣率,在汽爆壓力2.5MPa,保留時(shí)間90s的預(yù)處理?xiàng)l件下,汽爆后干秸稈在TS=4%時(shí)達(dá)到最大單位VS產(chǎn)氣率325.54mL/g,汽爆后青秸稈在TS=3%時(shí)達(dá)到最大單位VS產(chǎn)氣率334.77mL/g。但是2.5Mpa和1.5Mpa的發(fā)酵結(jié)果幾乎沒(méi)有不同,因此,最優(yōu)的汽爆壓力應(yīng)該選為1.5Mpa。 (3)選用青秸稈和干秸稈作對(duì)比,在不同預(yù)處理?xiàng)l件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn),研究經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理后,青秸稈和干秸稈發(fā)酵效果異同。結(jié)果表明,經(jīng)汽爆預(yù)處理后,干秸稈發(fā)酵周期比青秸稈長(zhǎng)；干秸稈產(chǎn)氣率在汽爆壓力較高(2.5MPa)時(shí)大于青秸稈,在汽爆壓力較低(1.5MPa)時(shí)小于青秸稈；汽爆預(yù)處理后,干秸稈產(chǎn)氣速率低于青秸稈。 (4)對(duì)汽爆秸稈產(chǎn)沼氣過(guò)程進(jìn)行能量分析,研究其實(shí)用性、市場(chǎng)推廣前景。結(jié)果表明,汽爆預(yù)處理后秸稈的能量轉(zhuǎn)換效率大大提高,比未處理秸稈提高達(dá)15.66%,但由于汽爆過(guò)程耗能較大,使其有效輸出能量減少,導(dǎo)致綜合能量利用率較低。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：S216.2

【參考文獻(xiàn)】

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