超声波预处理与搅拌强度对秸秆发酵产沼气的影响

【摘要】：农作物秸秆中蕴藏着丰富的生物质能，是农民生活和农业发展的重要资源，利用秸秆生产沼气是秸秆综合利用的一种重要方式，也是近年来的研究热点。本文通过序批式小型厌氧发酵实验和CSTR厌氧发酵实验两种实验方法，研究了超声波预处理和搅拌强度对秸秆发酵产沼气的影响。 序批式小型厌氧发酵实验，采用自制小型厌氧发酵装置，通过不同的超声功率和时间相结合，在37℃条件下进行为期50天的厌氧发酵实验，分析发酵过程产气效率、累计产气量、pH值、CH4含量等参数变化，并对秸秆微观结构进行电镜扫描，研究超声波预处理对秸秆微观结构的破坏以及厌氧发酵产气影响。结果表明，超声波预处理能够改变秸秆内部微观结构，提高产气量、产气效率和沼气中CH4含量，提前达到最大日产气量的时间。 CSTR厌氧发酵实验，利用小型厌氧发酵实验结果，选用处理效果较好的超声条件（225w30min）对秸秆原料进行预处理，在37℃条件下结合不同搅拌强度进行为期60天的连续搅拌式厌氧发酵实验（CSTR），分析发酵过程中产气效率、累计产气量、pH值、CH4含量、COD、NH_4~+-N等参数变化，研究超声波预处理和搅拌强度对秸秆发酵产气的影响。结果进一步表明，超声波预处理能够提高产气量、产气效率和沼气中CH4含量，降低发酵液的COD浓度；适当增加搅拌强度能够提高产气量和产气效率，降低发酵液的pH和COD浓度。 【关键词】：秸秆 厌氧发酵 超声波 预处理 搅拌
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10
• 1.2 我国秸秆产量及分布10-11
• 1.3 秸秆的处理处置方式及存在问题11-12
• 1.4 秸秆资源能源化利用途径12-16
• 1.5 课题研究目的、意义及内容16-18
• 第2章 厌氧发酵原理及研究进展18-23
• 2.1 厌氧发酵原理18-20
• 2.2 厌氧发酵的影响因素20-22
• 2.3 国内外研究进展22-23
• 第3章 秸秆预处理技术23-31
• 3.1 物理预处理方式23-27
• 3.1.1 机械加工预处理23-24
• 3.1.2 高温热解预处理24
• 3.1.3 蒸汽爆破预处理24-25
• 3.1.4 微波预处理25-26
• 3.1.5 超声波预处理26-27
• 3.2 化学预处理方式27-28
• 3.2.1 酸预处理27-28
• 3.2.2 碱预处理28
• 3.3 生物预处理方式28-31
• 3.3.1 白腐菌预处理28-29
• 3.3.2 复合菌剂预处理29-31
• 第4章 序批式厌氧发酵实验31-41
• 4.1 材料与方法31-32
• 4.1.1 实验材料31
• 4.1.2 实验装置31-32
• 4.1.3 实验方法32
• 4.2 结果与讨论32-39
• 4.2.1 超声波预处理对产气量的影响32-35
• 4.2.2 超声波预处理对 pH 的影响35-37
• 4.2.3 超声波预处理对甲烷含量的影响37-38
• 4.2.4 超声波预处理对秸秆微观结构的影响38-39
• 4.3 本章小结39-41
• 第5章 CSTR 厌氧发酵实验41-55
• 5.1 材料与方法41-44
• 5.1.1 实验材料41
• 5.1.2 实验装置41-43
• 5.1.3 实验方法43-44
• 5.2 结果与讨论44-54
• 5.2.1 CSTR 实验中产气情况分析44-47
• 5.2.2 CSTR 实验中 pH 变化情况分析47-49
• 5.2.3 CSTR 实验中 CH4含量变化情况分析49-50
• 5.2.4 CSTR 实验中 COD 变化情况分析50-52
• 5.2.5 CSTR 实验中 NH+4‐N 变化情况分析52-54
• 5.3 本章小结54-55
• 结论55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文62

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