农林废弃资源油茶果壳与猪粪混合沼气发酵的工艺研究

【摘要】：本研究以油茶果壳-猪粪为原料进行沼气发酵,采用分批式和半连续式进行厌氧发酵工艺参数的考察,对选择不同油茶果壳预处理工艺以及油茶果壳-猪粪混合原料产气性能进行研究,考察了不同预处理方法对油茶果壳的影响,以及添加量对产沼气性能的影响,为利用油茶果壳勇于沼气发酵提供一定的数据参考,并为江西农村可再生能源综合利用提供新的思路。主要研究内容如下： (1)不同预处理工艺对油茶果壳影响 选择硫酸、氢氧化钠、氨水作为化学预处理试剂,沼液浸泡作为生物预处理,研究化学及生物预处理对油茶果壳主要组分及厌氧效果的产气效果；对比化学预处理和生物预处理试验对油茶果壳的产气影响,选出最佳的预处理方法。 组分降解结果显示,生物预处理过程木质素、纤维素和半纤维素的变化并未明显好于化学预处理过程；累积产气量结果显示,化学预处理试验中氨水的产气效果最好,单位产气量达193.8mL/gVS；生物预处理试验中,预处理3d、5d、7d的单位产气量分别为296.9、305和314.7mL/gVS,分别比氨水高53.2%、57.4%和62.4%。 (2)生物预处理后油茶果壳用于沼气发酵的工艺及过程参数研究 采用分批式厌氧发酵工艺,通过不同粒度大小、不同温度发酵产气试验,以及预处理前、预处理后油茶果壳和纯猪粪厌氧消化运行参数比较,研究油茶果壳的最佳处理工艺。 研究发现最佳粒度为40目,最适宜消化温度为37℃；同等质量条件下,预处理后油茶果壳的累积产气量比纯猪粪高出38.2%,单位产气量可达316.7ml/gVS；油茶果壳的沼气平均甲烷含量达52%,比纯猪粪高出27.2%。 (3)油茶果壳-猪粪的半连续厌氧发酵工艺研究 采用半连续厌氧发酵工艺以及有机负荷固定条件下,利用不同比例油茶果壳-猪粪共消化进行沼气发酵研究,考察油茶果壳-猪粪混合消化的可行性。 半连续试验结果表明,当油茶果壳：猪粪分别为1：2、1：1、2：1时,沼气产率分别要比纯猪粪高出27.3%、48.5%、11.9%；当油茶果壳：猪粪为1：1时平均产气率最高,达到2025mL/d·L. 【关键词】：油茶果壳 猪粪 预处理 厌氧消化 沼气
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ920.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 导论8-21
• 1.1 引言8-9
• 1.2 农业废弃物的产生及危害9-11
• 1.2.1 畜牧废弃物的产生及危害9
• 1.2.2 农作物秸秆的产生及危害9-11
• 1.3 农业废弃物的综合利用11-12
• 1.4 油茶果壳资源与生态学特性12-13
• 1.5 农业废弃物厌氧发酵技术机理及国内外研究进展13-18
• 1.5.1 厌氧发酵技术机理13-14
• 1.5.2 秸秆预处理研究的国内研究进展14-16
• 1.5.3 共消化沼气发酵技术国内研究进展16-18
• 1.6 选题的目的和意义18-19
• 1.7 研究内容及技术路线19-21
• 1.7.1 研究内容19-20
• 1.7.2 技术路线20-21
• 第二章 油茶果壳预处理工艺的研究21-35
• 2.1 材料和方法21-27
• 2.1.1 试验材料21-22
• 2.1.2 试验装置22
• 2.1.3 试验设计22-23
• 2.1.4 测定指标和方法23-27
• 2.2 化学预处理对油茶果壳的影响研究27-32
• 2.2.1 不同浓度和种类化学预处理对油茶果壳的影响27-31
• 2.2.2 化学预处理对油茶果壳沼气发酵的影响31-32
• 2.3 生物预处理对油茶果壳沼气发酵的研究32-33
• 2.3.1 生物预处理油茶果壳主要组分的变化32-33
• 2.3.2 生物预处理对油茶果壳沼气发酵的影响33
• 2.4 化学与生物预处理对油茶果壳产气效果的比较33-35
• 第三章 生物预处理后油茶果壳发酵工艺及过程参数研究35-42
• 3.1 材料和方法35
• 3.1.1 试验材料35
• 3.1.2 试验装置35
• 3.2 测定指标和方法35-36
• 3.2.1 pH值35-36
• 3.2.2 日产气量36
• 3.2.3 甲烷含量36
• 3.3 粒度对厌氧消化的影响36-37
• 3.4 温度对厌氧消化的影响37-38
• 3.5 预处理过程油茶果壳及猪粪的详细对比研究38-41
• 3.5.1 pH值38-39
• 3.5.2 产气情况39-40
• 3.5.3 甲烷含量40-41
• 3.6 小结41-42
• 第四章 油茶果壳-猪粪的半连续厌氧发酵工艺研究42-52
• 4.1 材料和方法42-43
• 4.1.1 试验材料42
• 4.1.2 试验装置和方法42-43
• 4.2 测定指标和方法43-45
• 4.2.1 pH值43-44
• 4.2.2 日产气量44
• 4.2.3 甲烷含量44
• 4.2.4 氨氮含量44
• 4.2.5 VFAs44-45
• 4.3 结果与分析45-50
• 4.3.1 油茶果壳-猪粪共消化过程产气情况分析45-47
• 4.3.2 油茶果壳-猪粪共消化过程甲烷含量分析47-48
• 4.3.3 油茶果壳-猪粪共消化过程氨氮含量分析48
• 4.3.4 油茶果壳-猪粪共消化过程pH值的变化48-49
• 4.3.5 油茶果壳-猪粪共消化过程挥发性脂肪酸(VFAs)的变化49-50
• 4.4 小结50-52
• 第五章 结论与展望52-54
• 5.1 结论52-53
• 5.2 展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58

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