玉米秸秆干发酵产沼气工艺试验研究

【摘要】： 我国农作物秸秆产量丰富,有效利用农作物秸秆等生物质能源,是我国解决农村和城镇生活用能问题的重要途径之一,加快农村沼气建设和大力发展沼气生态农业,是新时期农业发展的主题,也是农村全面建设小康社会的有效途径。农作物秸秆的特点是木质纤维素含量较高,而厌氧微生物的木质纤维素降解消化能力较弱,导致秸秆厌氧消化率低、产气量少,从而限制了农作物秸秆生物气生产的大规模应用。以前沼气的传统原料是禽畜粪便,但由于现在养殖业多采取规模化养殖的方式,粮食涨价等各种原因导致农户散养畜禽的积极性受到影响。所以因原料不足或沼气池缺乏原料,影响了沼气的产量,有的因无发酵原料,沼气池常年不产气,甚至出现弃池现象。 为了解决上述问题,本文以北方常见的玉米秸秆为研究对象,通过严谨的科学试验和认真、精确的数据处理,对玉米秸秆干发酵产沼气进行实验研究,得到以下主要内容与研究结论: (1)玉米秸秆预处理的最佳工艺条件的确定。通过正交试验的方法研究玉米秸秆预处理的最佳条件,试验分析得到:玉米秸秆干发酵产沼气预处理的最佳条件:复合菌量添加量为0.25%,含水率为70%,堆沤温度达到50℃和接种物接种时间为80h后。 (2)玉米秸秆干发酵的最佳工艺条件的确定。同样,通过正交试验的方法研究玉米秸秆干发酵的最佳条件,试验分析得到:玉米秸秆干发酵的最佳条件:接种量为25%,料液浓度为25%,促进剂添加量为75g/m3和pH值为7.0。 (3)最佳工艺条件下玉米秸秆干发酵产沼气对比试验。试验选取三组玉米秸秆,研究加复合菌剂进行预处理和加入促进剂进行干发酵,对玉米秸秆主要组分含量变化和产气情况的影响。研究发现:玉米秸秆加复合菌剂进行预处理之后,成分发生了有利于厌氧发酵进行的变化,启动易成功,不易酸化,而且,再加促进剂有利于干发酵的进行,产气量得到提高。 同时,试验结果得到:在玉米秸秆干发酵产沼气的最佳工艺技术条件下,加复合菌剂预处理后再加促进剂进行干发酵,能有效促进秸秆干发酵产沼气的进行,产气量比不加复合菌剂预处理提高40.8%。 【关键词】：玉米秸秆 预处理 干发酵工艺 沼气
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 致谢4-9
• 摘要9-10
• 1 文献综述10-20
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 秸秆的主要利用途径及存在的问题13-14
• 1.2.1 秸秆的主要利用途径13
• 1.2.2 秸秆利用存在的问题13-14
• 1.3 秸秆干发酵产沼气技术14-18
• 1.3.1 秸秆的组成成分及其特性14-15
• 1.3.2 秸秆干发酵产沼气原理15
• 1.3.3 与传统发酵技术的区别与优势15-16
• 1.3.4 秸秆干发酵的关键技术16-18
• 1.4 秸秆干发酵的国内外研究状况及前景18-19
• 1.5 课题研究的主要内容19-20
• 2 试验材料、仪器及测试方法20-26
• 2.1 试验材料20-21
• 2.1.1 干发酵原料20
• 2.1.2 厌氧发酵菌剂20-21
• 2.1.3 接种物21
• 2.2 主要试验仪器21
• 2.3 分析测试方法21-24
• 2.3.1 TOC 含量的测定21-22
• 2.3.2 纤维素、半纤维素、木质素等含量的测定22
• 2.3.3 TS 和VS 值的测定22-23
• 2.3.4 产气量的测定23
• 2.3.5 沼气成分的测定23-24
• 2.3.6 池容产气率的测定24
• 2.4 正交试验方法24-26
• 3 玉米秸秆预处理最佳工艺条件的确定26-31
• 3.1 实验原理26-27
• 3.1.1 影响预处理的因素26
• 3.1.2 正交实验26-27
• 3.2 实验设计27-28
• 3.2.1 正交试验设计27
• 3.2.2 实验步骤27-28
• 3.2.3 实验安排28
• 3.3 实验结果与讨论28-30
• 3.3.1 不同预处理条件下的秸秆干发酵产气量28
• 3.3.2 最佳预处理条件的确定28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 4 玉米秸秆干发酵最佳工艺条件的确定31-36
• 4.1 实验原理31-32
• 4.1.1 影响干发酵的因素31-32
• 4.1.2 正交实验32
• 4.2 实验设计32-34
• 4.2.1 正交试验设计32-33
• 4.2.2 实验步骤33
• 4.2.3 实验安排33-34
• 4.3 实验结果与讨论34-35
• 4.3.1 不同干发酵条件下的秸秆干发酵产气量34
• 4.3.2 最佳干发酵条件的确定34-35
• 4.4 本章小结35-36
• 5 最佳条件下的玉米秸秆干发酵产沼气对比试验36-46
• 5.1 试验设计与步骤36-38
• 5.1.1 试验设计36
• 5.1.2 实验步骤36-38
• 5.2 最佳条件下的预处理试验38-39
• 5.3 最佳条件下的干发酵试验39-41
• 5.3.1 干发酵对玉米秸秆主要成分变化的影响39-40
• 5.3.2 玉米秸秆干发酵主要成分降解情况40-41
• 5.4 添加复合菌剂、促进剂后，对玉米秸秆干发酵的影响41-44
• 5.4.1 干发酵过程中酸碱度的变化41-42
• 5.4.2 干发酵过程中的产气情况42-43
• 5.4.3 干发酵产沼气甲烷成分的变化情况43-44
• 5.5 本章小结44-46
• 6. 结论与建议46-48
• 6.1 结论46
• 6.2 建议46-48
• 参考文献48-52
• ABSTRACT52-53

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