水稻秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究

发布时间：2020-07-05 08:32

【摘要】： 能源问题日趋严峻,迫切需要人们开发替代能源。生物沼气以其可再生、绿色无污染等优点受到重视,利用农作物秸秆厌氧生产生物沼气是未来能源发展的一个重要方向,既解决能源危机,又充分利用资源、保护环境。因此本文以农作物秸秆——水稻秸秆为厌氧发酵原料,以湖北省农业科学院科教试验园区污水沟的活性污泥为发酵接种物,较为系统的研究了水稻秸秆厌氧发酵产沼气发酵工艺。研究表明: 1)研究了接种物与原料的不同配比对水稻秸秆厌氧发酵产气量及产气特性的影响。结果表明,接种物与原料比例(w/w)为1:1的试验组在提高发酵液中辅酶F_(420)浓度、维持厌氧发酵正常pH值的能力明显比其它试验组强;从产气量上比较,1:1、1.5:1、2:1的试验组在30天内总产气量无明显差异但明显优于0.5:1的试验组,最大累积产气量为3307ml;从料液成分上比较,1:1的试验组的TS、VS降低程度最大,分别为22.1%、27.3%。因此,1:1的接种物与原料比有利于提高水稻秸秆厌氧发酵产气量。 2)研究了不同发酵起始pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气产气量及产气特性的影响。结果表明,pH值7.0处理的试验组在提高发酵液中辅酶F_(420)浓度、维持厌氧发酵正常pH值的能力明显比其它试验组强;从产气量上比较,pH值7.0处理的试验组在30天内总产气量明显优于其它处理的试验组,最大产气量为4511ml;从料液成分上比较,pH值7.0处理的试验组的TS、VS降低程度最大,分别为29.2%、24.6%。因此,pH值7.0处理有利于提高水稻秸秆厌氧发酵产气量。 3)研究了不同吸附剂对水稻秸秆厌氧沼气产气量及产气特性的影响,结果表明,活性炭与硅胶颗粒试验组的沼气总产气量明显高于其它试验组,最大产气量分别为5469、5698ml;从经济上分析,硅胶颗粒的成本远远高于活性炭,且活性炭的用量比硅胶颗粒少,因此活性炭是一种理想的提高沼气产气量的吸附剂。 4)运用响应面方法优化了水稻秸秆厌氧沼气发酵工艺参数,得出水稻秸秆厌氧产沼气的最佳工艺为:接种物原料比:1.2802:1(w/w),发酵pH值:7.3465和吸附剂添加量:11.4838g。由回归方程得水稻秸秆厌氧沼气发酵最大产气量理论值为5548.95ml。在最优条件进行了5次平行验证试验,平均总产气量为5833.2ml与理论值的相对误差为5.12%。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4
【图文】：

沼气发酵装置

恒温水浴锅 GSY-10 北京市医疗设备人工气候箱 PQX 宁波莱福科技有限高速冷冻离心机 TGL-20 武汉中科仪器发展有限公式恒温加热磁力搅拌器 DF-101S 上海精宏实验设备有限公计 pH-25 上海智诚分析仪器有限公－可见分光光度计 UV-2550 日本岛天平 AR-1140 奥豪斯公仪器气流烘干器 C 型郑州成城工贸有限箱行电炉 SX2-A-10 上海博迅实业有限干燥箱 DZF-6020 上海跃进医疗器鼓风干燥箱 CS101-2AB 上海跃进医疗器试验装置装置由橡皮塞封口的 1L 三角烧瓶作为反应器(见图 2.1)，在 37±下进行批次发酵，集气瓶容积 1L。

沼气,产气量,活性炭,耐火砖

25图 4-1 活性炭的不同添加量对沼气产气量的影响Fig4-1 Effect of gas production on different addition of activated carbon 4-1 可以看出，随着活性炭添加量的加大，沼气累积产气量也上量为 10g 时，产气量达到最大值，为 5545ml；而当活性炭添加量累积产气量变化不大，基本稳定在 5500ml，因此，从经济角度添加量为 10g。耐火砖的添加量对沼气产气量的影响向试验组中添加 5、15、25、35、45g 耐火砖，得出耐火砖的不气量的影响如图 4-2 所示。

【引证文献】