玉米秸稈工業(yè)化制沼氣是緩解化石能源危機(jī)、解決秸稈露天焚燒造成的環(huán)境問題、實(shí)現(xiàn)其高值清潔資源化的有效途徑。針對(duì)玉米秸稈直接厭氧發(fā)酵制沼氣存在發(fā)酵速度慢、產(chǎn)氣量少和利用率低等問題,本研究從玉米秸稈從收割到產(chǎn)生沼氣全環(huán)節(jié)及工藝角度出發(fā),通過對(duì)玉米秸稈制沼氣過程中三個(gè)關(guān)鍵單元的研究,發(fā)現(xiàn)了玉米秸稈失水速率與可生化物質(zhì)含量變化的相關(guān)關(guān)系,探索了一種水熱反應(yīng)和發(fā)酵產(chǎn)沼氣階段的鐵離子共利用、玉米秸稈與生物污泥優(yōu)化共發(fā)酵的方法以提高玉米秸稈厭氧發(fā)酵沼氣產(chǎn)率。通過采用使收割后的新鮮玉米秸稈快速失水的方法來(lái)抑制酶的生理活動(dòng),以減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗和減緩木質(zhì)纖維化進(jìn)程,提高后續(xù)水解利用效率。通過考察不同失水速率對(duì)玉米秸稈組成結(jié)構(gòu)和水解效果的影響,發(fā)現(xiàn)快速失水玉米秸稈木質(zhì)纖維化程度低于緩慢失水玉米秸稈,且在水熱反應(yīng)中纖維素和半纖維素更易水解。在120℃稀酸水解70 min時(shí)前者總糖產(chǎn)率比后者高14.8%。XRD分析顯示快速失水玉米秸稈結(jié)晶度指數(shù)低于緩慢失水玉米秸稈,FTIR分析顯示快速失水玉米秸稈相對(duì)緩慢失水玉米秸稈結(jié)晶性纖維素含量低,非定形纖維素含量高,且木質(zhì)素與半纖維素之間的鏈接程度較低,快速失水后儲(chǔ)存的秸...

【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 玉米秸稈的組成與性質(zhì)
    1.3 玉米秸稈的資源化利用途徑及現(xiàn)狀
        1.3.1 玉米秸稈的利用途徑
        1.3.2 玉米秸稈的沼氣化利用現(xiàn)狀
    1.4 玉米秸稈沼氣化利用的過程及研究進(jìn)展
        1.4.1 玉米秸稈沼氣化面臨的問題及解決辦法
        1.4.2 玉米秸稈的儲(chǔ)存
        1.4.3 玉米秸稈的水解
        1.4.4 厭氧發(fā)酵工藝
    1.5 本課題的研究意義和內(nèi)容
        1.5.1 研究目的和意義
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線
第2章 失水速率控制下玉米秸稈保質(zhì)儲(chǔ)存方法的探索
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及處理方法
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.3 分析與計(jì)算方法
        2.1.4 水熱反應(yīng)方法
    2.2 結(jié)果與討論
        2.2.1 玉米秸稈收獲后失水速率對(duì)化學(xué)組成的影響
        2.2.2 不同失水速率下玉米秸稈的水熱反應(yīng)特性
        2.2.3 玉米秸稈收獲后及水熱反應(yīng)后的微觀結(jié)構(gòu)變化分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 玉米秸稈的FeCl₃催化水熱反應(yīng)及水解動(dòng)力學(xué)研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)原料和方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    3.2 FeCl₃ 催化水熱反應(yīng)中水解液成分解析
    3.3 玉米秸稈FeCl₃催化水熱反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究
        3.3.1 Saeman模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的比較
        3.3.2 動(dòng)力學(xué)參數(shù)和反應(yīng)活化能的確定
    3.4 聯(lián)合強(qiáng)度因子對(duì)水解效果的評(píng)價(jià)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 玉米秸稈厭氧發(fā)酵基礎(chǔ)條件的探索
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        4.1.1 玉米秸稈和接種污泥
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法與指標(biāo)測(cè)定
        4.1.3 模型與計(jì)算
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.2.1 玉米秸稈厭氧發(fā)酵效率與發(fā)酵溫度的關(guān)系
        4.2.2 初始pH值對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵效率的影響
        4.2.3 不同初始底物濃度下的發(fā)酵效率
        4.2.4 底物C/N與沼氣產(chǎn)率之間的關(guān)系
        4.2.5 不同條件下總甲烷產(chǎn)率的動(dòng)力學(xué)分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 玉米秸稈與生物污泥共發(fā)酵的特性研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        5.1.2 玉米秸稈和接種污泥
        5.1.3 實(shí)驗(yàn)及測(cè)定方法
    5.2 玉米秸稈和生物污泥各自預(yù)處理后單獨(dú)厭氧發(fā)酵的特性
        5.2.1 預(yù)處理對(duì)秸稈和污泥性質(zhì)的影響
        5.2.2 各自預(yù)處理后單獨(dú)厭氧發(fā)酵沼氣產(chǎn)率的變化規(guī)律
        5.2.3 甲烷含量與產(chǎn)率變化
    5.3 FeCl₃ 催化水熱反應(yīng)玉米秸稈與生物污泥的共發(fā)酵特性研究
        5.3.1 不同基質(zhì)配比下共發(fā)酵的產(chǎn)氣性能及協(xié)同性分析
        5.3.2 基質(zhì)中VFA和 pH的變化規(guī)律及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
        5.3.3 共發(fā)酵體系VS去除率分析
        5.3.4 鐵元素濃度范圍的計(jì)算
    5.4 不同失水速率控制條件下的玉米秸稈的共發(fā)酵特性
        5.4.1 沼氣產(chǎn)率
        5.4.2 甲烷含量與產(chǎn)率變化
        5.4.3 基質(zhì)中VFA和 pH變化情況及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與建議
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 建議
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝



本文編號(hào)：3785307