小型立体组合式沼气工程的创建及效果的研究

【摘要】：本文在传统沼气池与太阳能沼气工程的思维启发下，针对中小型养殖场沼气工程所存在的未能有效利用土地资源的空间优势，寒冷地区沼气池越冬困难等缺陷，设计创建了一种新型的、适宜于中小型养殖场的沼气工程—小型立体组合式沼气工程，本工程投资少，占地面积小，有效利用地上、半地下、地下三重空间，产气率高且稳定、正常越冬（利用可再生能源）、便于管理、无二次污染、使用年限长。 为了验证该工程的科学性及实用性，本文平行选取4座沼气工程，通过设计实验，对工程运行后池内发酵料液的温度和发酵后的产气量进行研究，采集各项数据，分析整理后，结果表明： （1）冬季小型立体组合式沼气工程的料液发酵温度最高，平均值分别为12月16.40℃，2月18.58℃，分别比对照沼气工程高出6.91℃、7.95℃，对发酵料液的增温效果差异极显著，其变异系数（C，V）为12月1.95%，2月0.39%；对照池变异系数值最高，分别为12月5.70%，2月2.42%，料液发酵温度的波动幅度最大，与其他处理相比，该工程日均产气量最高，平均值分别达到12月58.22m~3/d、2月49.78m~3/d，比对照池分别高出了18.40m~3/d、26.26m~3/d；对照池最低，分别为12月39.81m~3/d、2月23.52m~3/d。 （2）春秋季与冬季基本一致，仍旧是小型立体组合式沼气工程的料液发酵温度和沼气池产气量最高。发酵温度平均值分别为5月30.47℃，10月23.85℃，分别比对照沼气工程高出6.99℃、9.63℃，其变异系数（C，V）为5月0.73%，10月1.26%，对发酵料液的增温效果差异极显著，对照池变异系数值最高，分别为5月2.61%，10月3.89%，料液发酵温度的波动幅度最大，日均产气量也居最高，平均值分别达到5月86.44m~3/d、10月77.02m~3/d，比对照池分别高出了21.85m~3/d、20.13m~3/d；对照池最低，分别为5月64.59m~3/d、10月56.89m~3/d。 （3）从经济评价来看，该工程投资成本低、运行收益好、具有很高的投资可行性。税后净现值NPV=14.21万元，投资回收期（5年）等指标大于设定的基准指标，在财务上可接受并且具有可持续性。 （4）从循环用能、节能降耗的角度而言，该工程也具有其自身的优点，“养殖—沼气—种植”三位一体，既能达标排放养殖业废弃物，提高养殖业的经济效益，又有效利用可再生能源，二氧化碳达到零排放，提高环境生态效益，各环节互相协调，共同作用，达到了“1+1＞2”的效果。 【关键词】：小型立体组合 沼气工程 创建 增温效果 产气效果
【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】：2012
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 开发生物质能源的意义10-12
• 1.2.1 生物质资源的种类11
• 1.2.2 生物质资源的转化途径11-12
• 1.3 沼气概述12-13
• 1.3.1 沼气的来源12
• 1.3.2 沼气的内涵12-13
• 1.4 我国发展农村沼气的意义13-14
• 1.5 畜禽养殖场沼气工程概况14-19
• 1.5.1 国内外发展概况14-17
• 1.5.2 沼气工程工艺简介17-18
• 1.5.3 建设的必然性18-19
• 1.6 选题依据19
• 1.7 研究思路与内容19
• 1.8 项目地概况19-20
• 1.9 供试猪场选择20-21
• 第二章 小型立体组合式沼气工程的创建21-33
• 2.1 概述21
• 2.2 设计原则与工程特点21-22
• 2.2.1 设计原则21
• 2.2.2 工程特点21-22
• 2.3 小型立体组合式沼气工程的系统构成：22
• 2.4 小型立体组合式沼气工程的工艺流程图22-23
• 2.5 小型立体组合式沼气工程的工艺设计23-33
• 2.5.1 原料收集系统23
• 2.5.2 粪污的预处理系统23-24
• 2.5.3 厌氧消化系统24-28
• 2.5.4 综合利用沼气后处理系统28-29
• 2.5.5 沼液沼渣综合利用系统29-33
• 第三章 小型立体组合式沼气工程增温产气效果对比分析33-53
• 3.1 研究方法33-34
• 3.1.1 试验对象与地点33
• 3.1.2 试验采取的时间段33
• 3.1.3 试验方案设计33-34
• 3.1.4 测量仪器34
• 3.2 试验数据采集34-35
• 3.3 试验结果与分析35-51
• 3.3.1 春季（5 月份）增温与产气的效果分析35-39
• 3.3.2 秋季（10 月份）增温与产气的效果分析39-42
• 3.3.3 冬季（12 月份、2 月份）增温与产气的效果分析42-50
• 3.3.4 平均温度与平均产气量横向对比50-51
• 3.4 试验小结51-53
• 3.4.1 小型立体组合式沼气工程冬季增温与产气效果51
• 3.4.2 小型立体组合式沼气工程春季、秋季增温与产气效果51-53
• 第四章 小型立体组合式沼气工程的效益分析53-57
• 4.1 经济效益53-55
• 4.1.1 经济评价方法53
• 4.1.2 养猪亚系统53-54
• 4.1.3 沼气亚系统54
• 4.1.4 循环系统投资估算54-55
• 4.2 生态、社会效益55-56
• 4.2.1 节能减排，变废为宝55
• 4.2.2 改良土壤，增加农田肥力，减少农药污染55-56
• 4.2.3 保护水源56
• 4.3 小结56-57
• 第五章 讨论57-59
• 第六章 结论59-60
• 参考文献60-64
• 附录64-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

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