【摘要】：隨著我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展,養(yǎng)豬場糞便污染不斷加劇,已成為畜禽養(yǎng)殖的最大污染源。厭氧消化技術(shù)作為處理養(yǎng)殖糞污的重要手段被廣泛推廣,然而國內(nèi)中小型養(yǎng)豬場沼氣工程,一般以豬糞作為單一發(fā)酵物料。一方面沼氣產(chǎn)氣率低,有機(jī)物去除率不高;另一方面厭氧消化系統(tǒng)緩沖能力差,容易失去穩(wěn)定性。與此同時(shí),農(nóng)村大量植物廢棄物被胡亂堆放或任意焚燒,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。研究植物廢棄物與豬糞進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵,已成為沼氣厭氧發(fā)酵技術(shù)的一個(gè)新問題。 我國混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的應(yīng)用報(bào)道較少。本研究圍繞課題組提出的對(duì)養(yǎng)豬場污水采用糞污“固液分流后分別進(jìn)行厭氧消化處理”的工藝,設(shè)計(jì)研究了回流攪拌型混合物料厭氧消化器,主要包括回流攪拌系統(tǒng)和貯氣系統(tǒng);試驗(yàn)研究了植物廢棄物與豬糞混合發(fā)酵工藝。 主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果包括以下幾方面: 1.分析厭氧消化器靜態(tài)發(fā)酵的形成過程,設(shè)計(jì)回流攪拌系統(tǒng):從消化器底部進(jìn)料,發(fā)酵液上層抽料,進(jìn)料管與抽液管平行,但水平面投影不重合,利用回流攪拌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液的回流攪拌。 2.確定消化器外部回流攪拌系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法,選擇流道式或旋流式葉輪離心泵作為回流攪拌系統(tǒng)的循環(huán)泵。 3.利用常規(guī)厭氧消化器的貯氣空間和后續(xù)處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)二級(jí)調(diào)壓穩(wěn)壓沼氣貯存系統(tǒng),通過理論分析和實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行,認(rèn)為該貯氣系統(tǒng)可以有效地貯存回流攪拌型混合物料厭氧消化器和常規(guī)厭氧消化器產(chǎn)生的沼氣,并有效地把沼氣的氣體壓力調(diào)控在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。 4.利用Fluent軟件對(duì)回流攪拌型混合物料厭氧消化器的回流攪拌過程進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬,分析模型計(jì)算結(jié)果,認(rèn)為回流攪拌系統(tǒng)可以使消化器內(nèi)部發(fā)酵液形成混合效果較好的流型,對(duì)消化器的底部和自由液面有明顯的擾動(dòng)作用,可以有效的防止物料沉積和浮渣結(jié)殼。 5.選擇具備沼氣產(chǎn)氣潛力的植物廢棄物——聚合草與豬糞,按總固體質(zhì)量含量比混合后,即1∶10、2∶10、1∶10和2∶10,在恒溫試驗(yàn)裝置上進(jìn)行沼氣發(fā)酵試驗(yàn),研究植物廢棄物與豬糞中溫厭氧發(fā)酵的最優(yōu)工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著試驗(yàn)組聚合草所占比例的增加,總產(chǎn)氣量和日均產(chǎn)氣量都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,1∶10、2∶1 0試驗(yàn)組甲烷含量首先達(dá)到40%(體積分?jǐn)?shù)),且整體總體甲烷含量變化規(guī)律優(yōu)于其他2個(gè)試驗(yàn)組及2個(gè)對(duì)照組;1∶1 0、2∶1 0的試驗(yàn)組總產(chǎn)氣量分別為40835和43540 ml,高于其它試驗(yàn)組和對(duì)照組;日均產(chǎn)氣量分別為756.20和725.67 ml,分別高于只有豬糞作為發(fā)酵原料的對(duì)照組7.83%和3.53%;1∶10、2∶1 0的試驗(yàn)組pH變化為6.6~ 7.6和6.6~ 7.6,優(yōu)于其他試驗(yàn)組和對(duì)照組。分析認(rèn)為聚合草與豬糞總固體質(zhì)量含量比為1∶10~ 2∶10的沼氣產(chǎn)氣率高,系統(tǒng)緩沖能力好,符合沼氣工程發(fā)酵產(chǎn)氣穩(wěn)定、甲烷含量高的要求。
【圖文】：

1.3.2 本研究的目的圍繞中小型畜禽養(yǎng)殖場（小區(qū)）糞污“固液分流后分別進(jìn)行厭氧消化處理”工藝，本研究主要對(duì)回流攪拌型混合物料厭氧消化器及發(fā)酵工藝進(jìn)行研究，主要目的有以下 2個(gè)：（1）基于我國現(xiàn)有中小型畜禽養(yǎng)殖場（小區(qū)）沼氣工程的厭氧消化器，探索設(shè)計(jì)一種適合植物廢棄物與畜禽糞便（豬糞）混合發(fā)酵的回流攪拌型混合物料厭氧消化裝置，包括配套的回流攪拌系統(tǒng)管網(wǎng)和沼氣貯存系統(tǒng)。（2）研究植物廢棄物與畜禽糞便（豬糞）混合發(fā)酵的最優(yōu)工藝，為回流攪拌型混合物料厭氧消化器提供工藝參數(shù)。1.3.3 主要研究內(nèi)容根據(jù)中小型畜禽養(yǎng)殖場（小區(qū)）糞污“固液分流后分別進(jìn)行厭氧消化處理”工藝的設(shè)計(jì)要求，其工藝流程圖可以設(shè)計(jì)表示為如圖 1-2 所示。沼氣

混合物料厭氧消化系統(tǒng)主要包括厭氧消化器（沼氣池）和沼氣貯存系統(tǒng)。厭氧消化是沼氣發(fā)酵的核心，有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化，沼氣的生成都是在這里完成。因此，如何實(shí)現(xiàn)化器動(dòng)態(tài)高效運(yùn)行是沼氣工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。.1 問題的提出消化器處于靜態(tài)發(fā)酵狀態(tài)，會(huì)直接造成厭氧消化進(jìn)行緩慢。分析靜態(tài)發(fā)酵的形成取攪拌措施，打破靜態(tài)發(fā)酵，使消化器內(nèi)料液混合均勻，促進(jìn)厭氧消化的生化反應(yīng)過，已成為提高實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)發(fā)酵最有效、最可行的手段。.1.1 靜態(tài)發(fā)酵分層現(xiàn)象多種物料直接進(jìn)入?yún)捬跸�，在無攪拌措施的情況下，隨著厭氧消化產(chǎn)沼氣的進(jìn)，消化器逐漸變?yōu)殪o態(tài)發(fā)酵狀態(tài)，大量浮渣懸浮于發(fā)酵液表面，在發(fā)酵液面形成結(jié)殼成發(fā)酵液傳熱、傳質(zhì)不均勻等現(xiàn)象，且嚴(yán)重影響沼氣的通透性，以致沼氣工程的產(chǎn)氣也逐漸降低，最后甚至停止產(chǎn)氣（畢峻瑋等 2010）。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：S216.4

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本文編號(hào)：2695595