水稻秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究

【摘要】： 能源问题日趋严峻,迫切需要人们开发替代能源。生物沼气以其可再生、绿色无污染等优点受到重视,利用农作物秸秆厌氧生产生物沼气是未来能源发展的一个重要方向,既解决能源危机,又充分利用资源、保护环境。因此本文以农作物秸秆——水稻秸秆为厌氧发酵原料,以湖北省农业科学院科教试验园区污水沟的活性污泥为发酵接种物,较为系统的研究了水稻秸秆厌氧发酵产沼气发酵工艺。研究表明: 1)研究了接种物与原料的不同配比对水稻秸秆厌氧发酵产气量及产气特性的影响。结果表明,接种物与原料比例(w/w)为1:1的试验组在提高发酵液中辅酶F_(420)浓度、维持厌氧发酵正常pH值的能力明显比其它试验组强;从产气量上比较,1:1、1.5:1、2:1的试验组在30天内总产气量无明显差异但明显优于0.5:1的试验组,最大累积产气量为3307ml;从料液成分上比较,1:1的试验组的TS、VS降低程度最大,分别为22.1%、27.3%。因此,1:1的接种物与原料比有利于提高水稻秸秆厌氧发酵产气量。 2)研究了不同发酵起始pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气产气量及产气特性的影响。结果表明,pH值7.0处理的试验组在提高发酵液中辅酶F_(420)浓度、维持厌氧发酵正常pH值的能力明显比其它试验组强;从产气量上比较,pH值7.0处理的试验组在30天内总产气量明显优于其它处理的试验组,最大产气量为4511ml;从料液成分上比较,pH值7.0处理的试验组的TS、VS降低程度最大,分别为29.2%、24.6%。因此,pH值7.0处理有利于提高水稻秸秆厌氧发酵产气量。 3)研究了不同吸附剂对水稻秸秆厌氧沼气产气量及产气特性的影响,结果表明,活性炭与硅胶颗粒试验组的沼气总产气量明显高于其它试验组,最大产气量分别为5469、5698ml;从经济上分析,硅胶颗粒的成本远远高于活性炭,且活性炭的用量比硅胶颗粒少,因此活性炭是一种理想的提高沼气产气量的吸附剂。 4)运用响应面方法优化了水稻秸秆厌氧沼气发酵工艺参数,得出水稻秸秆厌氧产沼气的最佳工艺为:接种物原料比:1.2802:1(w/w),发酵pH值:7.3465和吸附剂添加量:11.4838g。由回归方程得水稻秸秆厌氧沼气发酵最大产气量理论值为5548.95ml。在最优条件进行了5次平行验证试验,平均总产气量为5833.2ml与理论值的相对误差为5.12%。 【关键词】：产气量 产气特性 辅酶F_(420) 响应面
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-18
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 水稻秸秆的组成成分及其特性12-13
• 1.3 生物沼气的产生机理13-14
• 1.4 沼气发酵的国内外研究和发展现状14-16
• 1.5 论文研究的目的和意义16
• 1.5.1 研究目的16
• 1.5.2 研究意义16
• 1.6 论文研究的主要内容16-18
• 第2章 接种物与原料的不同配比对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响18-27
• 2.1 材料与方法18-21
• 2.1.1 材料18-19
• 2.1.2 方法19-21
• 2.2 结果与分析21-26
• 2.2.1 接种物与原料的不同配比对发酵pH 值的影响21-22
• 2.2.2 接种物与原料的不同配比对辅酶F_(420)含量的影响22-24
• 2.2.3 接种物与原料的不同配比对产气量的影响24-25
• 2.2.4 发酵前后料液成分的变化25-26
• 2.3 小结26-27
• 第3章 不同起始pH 值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响27-33
• 3.1 材料与方法27-28
• 3.1.1 材料27
• 3.1.2 方法27-28
• 3.2 结果与分析28-32
• 3.2.1 不同起始pH 值对发酵过程中pH 值的影响28-29
• 3.2.2 不同起始pH 值对辅酶F420含量的影响29-30
• 3.2.3 不同起始pH 值对产气量的影响30-31
• 3.2.4 发酵前后料液成分的变化31-32
• 3.3 小结32-33
• 第4章 不同吸附剂对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响33-41
• 4.1 材料与方法33-35
• 4.1.1 材料33-34
• 4.1.2 方法34-35
• 4.2 结果与分析35-40
• 4.2.1 不同吸附剂的添加量对沼气产气量的影响35-38
• 4.2.2 最佳吸附剂的选择38
• 4.2.3 吸附剂（活性炭）对发酵pH 值的影响38-39
• 4.2.4 吸附剂（活性炭）对辅酶F_(420)含量的影响39-40
• 4.2.5 发酵前后料液成分的变化40
• 4.3 小结40-41
• 第5章 响应面法优化水稻秸秆厌氧沼气发酵工艺参数41-50
• 5.1 材料与方法41-42
• 5.1.1 材料41-42
• 5.1.2 方法42
• 5.2 结果与分析42-49
• 5.2.1 接种物与原料不同比例对沼气产气量的影响42-43
• 5.2.2 发酵起始pH 值对沼气产气量的影响43-44
• 5.2.3 吸附剂的添加量对沼气产气量的影响44-45
• 5.2.4 响应面分析法优化水稻秸秆厌氧发酵产沼气的条件45-48
• 5.2.5 验证试验48-49
• 5.3 结论49-50
• 第6章 总结与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 特色与特点51
• 6.3 展望51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 附录56

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