全球每年消費能源總量的85%以上來自于煤炭、石油與天然氣三種主要化石燃料。據專家估計,按現(xiàn)在的能源消費速度,全球石油、天然氣、煤炭現(xiàn)有蘊藏量分別只能再開采大約四十多年、六十多年和二百多年。由此可見,人類生產和生活所依賴的主要化石能源日趨枯竭,急需發(fā)展各種新能源來補充。同時,我國使用化石燃料的C02排放總量已居全球之首,這與我國確立的清潔發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展和和諧發(fā)展的方針嚴重相悖。另外,我國是一個人口大國,也是一個餐飲消費大國,每年有數億噸的餐廚垃圾需要進行科學利用和無害化處理。因此,研究和發(fā)展將餐廚垃圾沼氣化、進而制成天然氣級的提純沼氣,一舉實現(xiàn)垃圾的科學處理和資源化,彌補我國能源不足,具有重要的現(xiàn)實意義、環(huán)保意義和能源戰(zhàn)略意義。普通沼氣熱值比較低,且含有大量C02和其他的無用成分,因此,很難作為工業(yè)能源進行銷售和使用,其市場基本限定在農村生活領域。本文針對我國能源短缺、餐廚垃圾需要科學處理、普通沼氣品味低、不能進入工業(yè)領域應用的現(xiàn)實情況,研究和探討了：基于氣體分離膜的沼氣除雜、提純技術,以豐富的餐廚垃圾為原料的制沼及沼氣除雜、提純一體化方法和相關理論,以及其技術系統(tǒng)如何實現(xiàn)等相關問題,... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：97 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 問題的提出
        1.1.2 研究的目的與意義
    1.2 沼氣提純研究現(xiàn)狀
        1.2.1 沼氣提純概述
        1.2.2 沼氣脫碳技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 沼氣脫水技術研究現(xiàn)狀
        1.2.4 沼氣脫硫技術研究現(xiàn)狀
    1.3 餐廚垃圾處理現(xiàn)狀
    1.4 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵研究現(xiàn)狀
        1.4.1 厭氧發(fā)酵工藝研究現(xiàn)狀
        1.4.2 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵研究現(xiàn)狀
        1.4.3 沼氣發(fā)酵裝置研究現(xiàn)狀
    1.5 本研究的主要內容及目標
        1.5.1 本研究的主要研究內容
        1.5.2 本研究的目標
2 基于膜提純沼氣技術研究
    2.1 沼氣提純系統(tǒng)工藝流程
        2.1.1 脫氨裝置
        2.1.2 脫水裝置
        2.1.3 脫硫裝置
        2.1.4 脫氧裝置
        2.1.5 氣體分離膜分離機理
        2.1.6 非多孔均質膜的溶解擴散機理
        2.1.7 多孔膜的透過擴散機理
        2.1.8 氣體在復合膜中滲透
        2.1.9 氣體分離膜的主要特性參數
        2.1.10 氣體分離膜材料
    2.2 氣體分離膜組件簡介
        2.2.1 平板式
        2.2.2 螺旋卷式
        2.2.3 中空纖維式
    2.3 膜分離主裝置設計及膜用量計算
        2.3.1 中空纖維式膜分離主裝置流型選取與設計
        2.3.2 膜用量計算
    2.4 本章小結
3 餐廚垃圾制沼提純系統(tǒng)及主裝置設計
    3.1 兩相厭氧發(fā)酵制沼提純系統(tǒng)的總工藝流程
    3.2 兩相式制沼提純系統(tǒng)的主裝置設計
        3.2.1 發(fā)酵罐的結構設計
        3.2.2 攪拌裝置設計
        3.2.3 中試二級膜組件
    3.3 低壓儲氣罐設計與有限元分析
        3.3.1 低壓儲氣罐的技術特性
        3.3.2 低壓儲氣罐的結構設計
        3.3.3 低壓儲氣罐的結構分析
    3.4 本章小結
4 餐廚垃圾特性及制沼效益評價
    4.1 餐廚垃圾性質
        4.1.1 餐廚垃圾成分分析
        4.1.2 餐廚垃圾的危害性
        4.1.3 餐廚垃圾的資源性
    4.2 餐廚垃圾制沼經濟效益評價
        4.2.1 餐廚垃圾的分子式確定
        4.2.2 產氣量估算
        4.2.3 沼氣產出效益評價
        4.2.4 沼渣沼液制肥效益評價
        4.2.5 沼氣提純?yōu)樘烊粴饧壵託庑б?br>    4.3 餐廚垃圾資源化制沼的環(huán)境與社會效益分析
        4.3.1 環(huán)境效益
        4.3.2 社會效益
    4.4 本章小結
5 厭氧發(fā)酵機理與厭氧發(fā)酵影響因素
    5.1 厭氧發(fā)酵機理
        5.1.1 厭氧生物降解的基本過程
        5.1.2 厭氧發(fā)酵生化反應動力學
        5.1.3 非產甲烷細菌和產甲烷細菌之間的相互關系
    5.2 兩相厭氧發(fā)酵制沼系統(tǒng)工藝流程
        5.2.1 發(fā)酵工藝選擇
        5.2.2 發(fā)酵罐流態(tài)選擇
        5.2.3 兩相厭氧發(fā)酵制沼系統(tǒng)的基本流程
    5.3 餐廚垃圾厭氧發(fā)酵影響因素
        5.3.1 餐廚垃圾的性質
        5.3.2 pH值
        5.3.3 溫度
        5.3.4 揮發(fā)酸（VFA）
        5.3.5 氧化還原電位
        5.3.6 容積負荷率
        5.3.7 水力停留時間（HTR）
        5.3.8 抑制物
        5.3.9 攪拌
    5.4 本章小結
6 膜組件提純沼氣試驗研究
    6.1 沼氣提純試驗方案設計
        6.1.1 試驗溫度
        6.1.2 試驗壓力
        6.1.3 氣體組分的測定
        6.1.4 膜提純沼氣試驗步驟
    6.2 一級膜提純沼氣試驗及結果
        6.2.1 標準樣氣和沼氣原氣
        6.2.2 標準樣氣、沼氣原氣和提純氣各氣體組分的體積百分數
        6.2.3 不同壓力下配制氣膜組件分離試驗
    6.3 試驗結果分析
    6.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]水稻施用沼肥效益分析[J]. 曾憲波,潘存林,蒲祖鋒,楊波,段美華,胡建平.  耕作與栽培. 2010(02)
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[3]污泥填埋場氣體產量的預測方法研究[J]. 朱英,趙由才,李鴻江.  中國環(huán)境科學. 2010(02)
[4]城鎮(zhèn)有機垃圾兩相厭氧消化中有機物水解溶出試驗[J]. 張興慶,羅偉,羅博,劉國濤,袁榮煥,彭緒亞.  中國沼氣. 2009(05)
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博士論文
[1]泔腳廢物厭氧兩相發(fā)酵工藝及其礦化垃圾協(xié)同生物產氫過程研究[D]. 錢小青.同濟大學 2006

碩士論文
[1]餐廚垃圾特性及厭氧消化產沼性能研究[D]. 劉曉英.北京化工大學 2010
[2]不同工藝條件下硫酸鹽還原反應器微生物群落動態(tài)分析[D]. 劉一威.哈爾濱工業(yè)大學 2006
[3]一體化折板式兩相厭氧污水處理工藝研究[D]. 林英姿.吉林大學 2006
[4]城鎮(zhèn)有機垃圾厭氧發(fā)酵中有機酸及氨氮抑制效應研究[D]. 周曉臣.重慶大學 2006
[5]城鎮(zhèn)有機垃圾序批式兩相厭氧消化工藝試驗研究[D]. 羅偉.重慶大學 2006
[6]城市生活垃圾厭氧發(fā)酵過程產生沼氣的凈化及利用[D]. 張海東.昆明理工大學 2005
[7]城市生活垃圾厭氧消化處理技術研究[D]. 張波.西北農林科技大學 2004



本文編號：3011632