户用秸秆沼气系统优化与发酵工艺研究

【摘要】：为优化农村能源结构,改善农村环境卫生,发展循环农业,推动社会主义新农村建设,近年来,中国相继启动和实施了“生态家园富民计划”和农村沼气国债建设项目,大力发展农村沼气建设。目前建设的农村户用沼气主要采用畜禽粪便作为发酵原料,原料结构单一,随着农村分散养殖的减少而普遍存在着原料不足的问题,无法充分发挥沼气建设的功效,制约了农村沼气建设的进一步发展。同时,农村地区每年都有大量的农作物秸秆因无法得到有效利用而被丢弃、焚烧,既浪费了资源,又污染了环境。针对上述问题,提出发展户用秸秆沼气,扩大农村户用沼气的原料来源,解决原料不足的问题,以实现能源回收、资源循环、环境保护的综合效益,巩固发展沼气建设成果。本研究针对农村户用沼气的使用要求,在现有发展成果的基础上对户用秸秆沼气系统进行优化,并对主要发酵工艺进行试验研究,为户用秸秆沼气建设提供参考依据。研究内容及成果主要包括一下几个方面: 1.对杨凌周边地区6个户用沼气项目村进行了实地调研,掌握了户用沼气普遍存在原料不足的实际情况和相关设计背景资料。以旋动式沼气池为基础对户用秸秆沼气系统进行优化研究,确定了主要装置的相关结构及尺寸; 2.对系统进行了合理布局,在实现功能的基础上尽可能满足了用户日常使用需求。通过沼气池与厕所的统一设计,采用潜水排污泵作为动力,实现了沼液循环冲厕和回流搅拌; 3.对沼气池的外墙采用30mm厚的苯板进行保温处理,并采用太阳能热水器作为热源对沼气系统进行加热,通过对沼气池能能量平衡进行分析和计算,可以得到杨凌地区满足一口8m~3沼气池加热所需要的热量,进而计算出4m~2的集热面积可满足8m~3沼气系统的加热需求; 5.研究了4种不同预处理方法对粉碎后的小麦秸秆在在35℃条件下厌氧发酵特性的影响,结果表明:6%的NaOH的碱处理试验组效果最佳,可有效提高产气速率和甲烷含量,最佳处理时间为2d;5%的尿素的氨化试验组效果一般,能取得较高的总产气量和甲烷含量,但发酵时间较长,日均产气量较低;沼液润湿和浸泡处理效果较好,虽然总产气量有所减少,但具有启动快、产气速率高、产气稳定等特点,且沼液浸泡处理优于沼液润湿处理。 6.在30℃小条件下,研究了不同料液浓度及物料配比对麦秸秆和红薯藤叶混合发酵特性的影响,能取得良好的产气效果,产气量相比纯小麦秸秆发酵明显提高,甲烷含量较高而且稳定。在30℃小条件下,小麦秸秆和红薯藤叶混合发酵的最佳工艺条件是:TS=8%,薯藤/麦秸为3.5:1,HRT=42d,在此条件下进行沼气生产可取得好的产气效果。 【关键词】：户用秸秆沼气 系统优化 发酵工艺
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 研究导论12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 中国户用秸秆沼气发展概况13-14
• 1.3 国内外沼气研究进展14-16
• 1.4 户用沼气现状调研16-18
• 1.5 研究内容18-19
• 1.6 技术路线19-20
• 第二章 户用秸秆沼气系统优化20-33
• 2.1 户用秸秆沼气系统的构建20-21
• 2.2 厌氧发酵子系统优化21-25
• 2.4 沼液冲厕子系统优化25-27
• 2.5 太阳能加热子系统优化27-31
• 2.6 优化户用沼气系统应用31-32
• 2.7 小结与讨论32-33
• 第三章 小麦秸秆厌氧发酵预处理工艺研究33-49
• 3.1 试验材料33-34
• 3.1.1 发酵原料33
• 3.1.2 试验装置33-34
• 3.2 试验方法34-35
• 3.2.1 料液配置34-35
• 3.2.2 参数检测35
• 3.3 结果分析35-47
• 3.3.1 尿素处理35-38
• 3.3.2 NaOH 处理38-41
• 3.3.3 沼液润湿处理41-44
• 3.3.4 沼液浸泡处理44-47
• 3.4 小结与讨论47-49
• 第四章 小麦秸秆与红薯藤叶混合厌氧发酵工艺研究49-62
• 4.1 试验材料49
• 4.1.1 发酵原料49
• 4.1.2 试验装置49
• 4.2 试验方法49-50
• 4.2.1 实验设计49
• 4.2.2 参数检测49-50
• 4.3 结果分析50-61
• 4.3.1 料液浓度6%试验组结果分析50-54
• 4.3.2 料液浓度8%试验组结果分析54-57
• 4.3.3 料液浓度10%试验组结果分析57-60
• 4.3.4 产气综合分析60-61
• 4.4 小结与讨论61-62
• 第五章 结论与讨论62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 讨论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

秸秆原料C/N比调节对沼气产气状况的影响    张昌爱;刘英;黄萌;袁长波;王艳芹;

纤维素酶对棉花秸秆发酵的影响    张苏江;孙俊奇;

秸秆沼气集中供气提高沼气池使用率    

不同温度条件下农作物秸秆产气效率研究    楚莉莉;杨改河;张翠丽;任广鑫;冯永忠;

不同预处理条件对小麦秸秆厌氧消化的影响    刘丹娅;张文阳;张辉;

用于生物制氢的新型ABR反应器工艺    李博;王帅;姜力行;赵倩;邝柳枝;谢静怡;郑阳;李永峰;

秸秆氨化的影响因素与方法    邵洪侠;罗守冬;

碱性预处理对稻草秸秆酶解的影响    李辉勇;黄可龙;金密;魏琴琴;李志光;

关于科学发展秸秆沼气项目的探讨    李佩胜;王宏志;

变压吸附法分离沼气装置研究    冯琛然;任永平;罗资琴;

高效沼气微生物菌剂的冬季产气试验    姚利;王艳芹;袁长波;张昌爱;

沼肥研究与开发前景    邹长明;刘正;余海兵;汪建飞;

安徽省农村户用沼气发展现状、存在问题与发展建议    刘伟伟;马欢;朱德泉;夏萍;王继先;伍德林;

纤维素原料厌氧产甲烷气的研究进展    赵兰;冷云伟;任恒星;李浩;

烟台地区调整农村能源结构推广沼气技术初探    王建亮;刘庆军;王玉梅;

有机固体废弃物厌氧发酵处理的研究进展    左秀锦;巩潇;曹建明;苏荣梅;王永波;

高职《沼气技术》工学结合教学探索与实践    刘德源;朱丽清;

沼肥对土壤和作物的影响研究现状    高红莉;郝民杰;赵风兰;

秸秆规模化干法厌氧发酵集中供气工程设计与研究    曹成茂;刘伟伟;伍德林;杨智良;马友华;

干物质浓度对菠萝叶渣干式厌氧发酵产沼气的影响    邓怡国;王金丽;孙伟生;焦静;郑勇;王刚;

秸秆、蓝藻和餐厨废弃物等生物质资源化利用的进展与探讨    翟志军;李俊;陈祥松;吴金勇;姚建铭;

沿巢湖地区沼气能源规模化生产利用模式的探讨及生态效益分析    张庆国;杨书运;吴朝;李鉴清;朱雅莉;

CMA生物灰代替水泥制作绿色混凝土的技术可行性研究    周述光;

城市绿化垃圾资源化利用和无害化处置技术研究进展    周智慧;毛飞君;赵晓联;

秸秆规模化利用农村能源工程模式评价    艾平;晏水平;李会;王殿龙;张衍林;

农作物秸秆厌氧发酵影响因素探讨    庞小平;牛明芬;王赛月;王昊;

生物菌剂对秸秆厌氧发酵的影响    王赛月;牛明芬;庞小平;

秸秆类高C/N原料厌氧产甲烷条件初探    艾平;晏水平;王媛媛;王殿龙;张衍林;

中国生物质能源(沼气)工程研究与前景展望    裴建川;张亦斌;张文;冯磊;陈伟芬;

中国沼气工程发展现状    裴建川;谢正苗;林伯儒;刘秀艳;

麦秆液化制备可降解聚氨酯泡沫材料方法及机理研究    陈秋玲

嗜热真菌纤维二糖水解酶（CBHⅠ、CBHⅡ）和内切葡聚糖酶（EGⅠ）的分子改造    王秀娟

红麻骨纤维质转化燃料乙醇的关键技术研究    阮奇城

秸秆循环利用模式、物流能流分析及功能评价    高雪松

稻草秸秆同步糖化发酵制备纤维素乙醇的研究    刘海臣

中国农村户用沼气区域适宜性与可持续性研究    陈豫

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

玉米秸秆保质贮存及水热反应处理提高可生化性方法的研究    孙优善

商品粮种植乡生物质废弃物回收利用规划研究    任峰

生物质能—太阳能联合制冷的适配性研究    周恒涛

湖北省农村沼气产业化发展模式与对策研究    刘莹玉

沼气在无公害蔬菜中的应用研究    王路易

沼渣利用下温室番茄及土壤环境对水氮耦合的响应    谢景欢

高碳煤矸石与采残煤矿井下生物转化可燃气研究    唐敏

稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究    程士润

叶面喷施沼液及KH_2PO_4对设施油桃光合特性及果实品质的影响    王晨冰

沼液浓缩液与化肥配施对水稻和油菜产量及品质的影响    骆林平

我国生物质能源立法研究    闫献伟

规模化养猪场粪污处理的成本与效益分析    连海明

河北省磁县沼气推广应用研究    李常伟

我国农作物秸秆综合利用与循环经济    任仲杰;顾孟迪;

沼气发酵残留物在养殖业中的综合利用    赵希彦;

沼气工程产业化发展的正确途径    顾树华;

北京大兴区在全国首家应用沼气干发酵技术    

pH、ORP制约的产酸相发酵类型及顶级群落    赵丹,任南琪,王爱杰

尿素及过氧化氢处理对玉米秸秆营养价值的影响    何烈华;邢廷铣;陈惠萍;钟元春;

20～30℃牛粪厌氧发酵产气特性的试验    王丽丽;王忠江;梁俊爽;杨广林;李文哲;

秸秆沼气技术应用取得突破性进展    

煤的水蒸气等离子体气化初步研究    何孝军,孙天军,邱介山,赵宗彬,周颖,郭淑红,马腾才

ABR反应器结构对水力特性的影响    胡细全,刘大银,蔡鹤生

大型沼气纯秸秆高速干发酵工艺在高平市一次点火成功    姜森林;温宏宇;

有机废弃物厌氧发酵特性的研究    周岭

生物与化学预处理对玉米秸秆生物气产量的影响研究    杨懂艳

玉米秸秆厌氧消化试验研究    高志坚

牛粪常温厌氧发酵特性的试验研究    王丽丽

麦秸和稻草高效中温厌氧消化实验研究    朱保宁

堆沤预处理提高稻草厌氧消化产气量的实验研究与机理探讨    方文杰

玉米秸秆干发酵产沼气工艺试验研究    武少菁

超声波与稀碱法联合预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响    张婷

秸秆沼气集中供气工程温室气体减排效益分析    白洁瑞;贺春强;王虎琴;张炜;颜培敏;顾国洪;张庆华;

秸秆沼气关键技术研究与应用    薛民琪;任彬;陆胜龙;

秸秆沼气技术研究与应用展望    倪圣亚;臧宜萍;邓晔;薛民琪;陆胜龙;任彬;

淮安市淮阴区秸秆沼气技术的优点及推广对策    杜中爱;

秸秆沼气工程中厌氧与贮气CSTR工艺研究    张一维;

浅论秸秆沼气技术在社会主义新农村建设中的推广应用    路辉;刘伟;

秸秆厌氧发酵条件优化的研究    胡雪竹;高宛莉;李玉英;李晓明;潘利平;许榜丰;

新疆沼气发酵及其综合利用技术研究    邱桃玉

秸秆气化集中供气工程技术经济分析    王红彦

联户秸秆沼气工程工艺和模式的研究    卢金