【摘要】：在化石能源日漸匱乏、能源形勢日益緊張的今天,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)定性成為國家重點鼓勵發(fā)展的新能源。結(jié)合我國國情,目前我國農(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帶來的壓力。 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)酵過程微生物對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其進行預(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)勢為一體、成本低、效率高且能在生產(chǎn)中進行推廣的預(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行了蒸汽爆破預(yù)處理并進行厭氧發(fā)酵試驗,研究了汽爆預(yù)處理對秸稈微觀結(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)處理對秸稈預(yù)處理的作用機理。結(jié)果表明,汽爆預(yù)處理顯著改變了秸稈的宏觀、微觀機構(gòu)和三素含量。 (2)對未經(jīng)預(yù)處理和經(jīng)汽爆預(yù)處理的秸稈進行厭氧發(fā)酵對比試驗,考察其厭氧發(fā)酵特性,研究汽爆預(yù)處理對秸稈厭氧發(fā)酵特性的影響。結(jié)果表明,汽爆預(yù)處理有效促進了秸稈的單位VS產(chǎn)氣率,在汽爆壓力2.5MPa,保留時間90s的預(yù)處理條件下,汽爆后干秸稈在TS=4%時達(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比,在不同預(yù)處理條件下進行厭氧發(fā)酵試驗,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；干秸稈產(chǎn)氣率在汽爆壓力較高(2.5MPa)時大于青秸稈,在汽爆壓力較低(1.5MPa)時小于青秸稈；汽爆預(yù)處理后,干秸稈產(chǎn)氣速率低于青秸稈。 (4)對汽爆秸稈產(chǎn)沼氣過程進行能量分析,研究其實用性、市場推廣前景。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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：S216.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 王許濤;周恒濤;張百良;;秸稈生產(chǎn)乙醇的預(yù)處理方法分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年22期

2 楊春和;張愛軍;白曉龍;喬啟成;陳效民;;汽爆技術(shù)在農(nóng)作物秸稈利用中的研究現(xiàn)狀與進展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年36期

3 楊立;張婷;龔乃超;李紅麗;;稀堿法預(yù)處理對秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的影響研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年15期

4 馬興元;劉琪;馬君;;酸性預(yù)處理對生物質(zhì)秸稈干式厭氧發(fā)酵的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年25期

5 胡健，詹懷宇，，黃干強;汽蒸爆破法制楊木高得率漿[J];北方造紙;1996年03期

6 宋永民;陳洪章;;汽爆秸稈高溫固態(tài)發(fā)酵沼氣的研究[J];環(huán)境工程學(xué)報;2008年11期

7 李海軍;戴益敏;張英;;玉米秸稈粉碎特性試驗研究[J];節(jié)能;2007年04期

8 王志紅,劉守華;沼氣發(fā)酵能量轉(zhuǎn)換效率的研究[J];遼寧師專學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年03期

9 王X;蔣建新;宋先亮;;蒸汽爆破預(yù)處理木質(zhì)纖維素及其生物轉(zhuǎn)化研究進展[J];生物質(zhì)化學(xué)工程;2006年06期

10 羅鵬,劉忠;蒸汽爆破法預(yù)處理木質(zhì)纖維原料的研究[J];林業(yè)科技;2005年03期

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1 王許濤;生物纖維原料汽爆預(yù)處理技術(shù)與應(yīng)用研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

本文編號：2634852