【摘要】：本論文是在國家農(nóng)業(yè)科技跨越計劃項目“以秸稈能源化利用為核心循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)集成與示范”(項目編號:2130106-38)和國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目“太陽能輔熱型農(nóng)村高效沼氣設(shè)備工程化技術(shù)測試與轉(zhuǎn)化”(05EFN214100171)的資助下完成的。 本文緊緊圍繞秸稈和畜禽類糞便的資源化聯(lián)合利用,選取常見的玉米秸稈,根據(jù)河南省新鄭市佳利奶牛養(yǎng)殖場模式建立了混合厭氧發(fā)酵模擬試驗系統(tǒng),研究玉米秸稈預(yù)處理的優(yōu)化新工藝,探討了在變溫、恒溫條件下秸稈和糞便的混合厭氧發(fā)酵規(guī)律。 (1)在查閱、研究玉米秸稈現(xiàn)有的預(yù)處理的基礎(chǔ)上,提出先進行物理研磨、然后在常壓條件下進行兩段酸水解和超聲水浴加熱的預(yù)處理工藝方法,并確定了適宜的工藝條件為:一段濃酸預(yù)處理中,固液比為1:15,硫酸濃度為55%,超聲時間25min,超聲溫度85℃,糖化率達到最大;二段稀酸段水解中,秸稈粒度為140目、固液比為1:12、稀硫酸濃度0.5%,超聲時間為60min時,糖化率達到最大。經(jīng)兩段水解后,總糖收率顯著增加,可達83.81%,比常規(guī)酸式水解提高了約26%。 (2)根據(jù)河南省新鄭市佳利奶牛養(yǎng)殖場的實際情況,建立了混合厭氧發(fā)酵模擬試驗系統(tǒng),探討變溫和恒溫條件下,純牛糞和牛糞與玉米秸稈混合厭氧發(fā)酵的規(guī)律;在變溫條件下,牛糞和玉米秸稈的不同混合比例對發(fā)酵效果的影響,得出以下相關(guān)結(jié)論:混合發(fā)酵的效果要優(yōu)于單純使用牛糞發(fā)酵的效果,恒溫下相對高出41.47%,變溫條件下要高出約96%;牛糞和玉米秸稈3:1的配比發(fā)酵要優(yōu)于1:1的配比發(fā)酵,產(chǎn)氣量提升了31.21%;配比較高的混合發(fā)酵對溫度變化反應(yīng)敏感。 論文研究內(nèi)容對當(dāng)前解決秸稈和畜禽類糞便混合厭氧發(fā)酵,提高產(chǎn)氣率具有一定的參考價值,對于發(fā)展我國循環(huán)農(nóng)業(yè)、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境有著積極的作用。
【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】：2011
【分類號】：S216.4
【圖文】：

能源一直是維持人類賴以生存和發(fā)展的動力之源，也是至今人類社會基礎(chǔ)[1]。從早期原始人的鉆木取火，到工業(yè)時代蒸汽機的發(fā)明，再到電力廣泛使用，無不演繹著一部能源的興衰更迭史。進入 21 世紀，隨著人類高新科技的不斷進步，太陽能、風(fēng)能、核能、生物質(zhì)能等新能源逐漸進入長期過量開采煤炭、石油等化石能源，使化石能源的現(xiàn)有儲量日益減少[化石能源探明的現(xiàn)有儲量和平均消耗速度計算，石油大約在 2050 年前后 50～65 年內(nèi)枯竭；煤的可開采年限也不足 200 年。因此，化石能源的日人類社會的進程和發(fā)展[3,4]。同時，長期使用化石能源所導(dǎo)致的環(huán)境污染日趨嚴重,化石燃料燃燒時生成 CO、CO2、硫類化合物、粉塵、焦油和其成了嚴重的環(huán)境污染并使全球氣候正逐漸發(fā)生著劇烈變化[5-7]。當(dāng)前，我勃發(fā)展，尤其是工業(yè)化和城市化進程在不斷推進，對能源的需求量也在持前有一半的石油需求量來自進口，并且隨著進程的推進，百分比仍會增加攀升和遠洋運輸?shù)目植劳{等因素，我國能源安全問題愈發(fā)凸顯。我國的能源消費結(jié)構(gòu)和世界其他國家相比，存在著嚴重不合理性。2010構(gòu)和美國、世界平均水平對比情況如圖 1[8]所示：

以秸稈等廢棄生物質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇是制備燃料乙醇最新最有前途的方法，其現(xiàn)的工業(yè)途徑如下：秸稈→蒸汽爆破預(yù)處理→熱水提取→纖維素→酶解→糖液→發(fā)酵→脫水→燃料乙醇其反應(yīng)式是：( )6 10 5 2 6 12 6nnC H O + nH O →C H O催化劑6 12 6 2 5 2C H O → 2C H OH + 2CO↑催化劑但是，轉(zhuǎn)換速度太慢,投資較大,成本相對較高,競爭力弱,使得推廣有一定難度，需要家政策給予支持。1.2.3 生化轉(zhuǎn)化技術(shù)生化轉(zhuǎn)化技術(shù)是指通過生化菌和酶技術(shù)，促進生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程[17]。生化轉(zhuǎn)化技術(shù)要是以厭氧消化制取沼氣和特種酶技術(shù)催化制氫為主。目前，利用植物的秸稈、枝葉；有廢水；糞便等制取沼氣技術(shù)比較成熟，也比較常見，并且得到了推廣應(yīng)用。而利用特種酶術(shù)催化制氫主要還集中在實驗室研究階段。沼氣發(fā)酵好生物制氫的實質(zhì)都是是微生物自身質(zhì)代謝和能量代謝的一個生理過程[23～25]。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

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本文編號：2740496