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农林废弃资源油茶果壳与猪粪混合沼气发酵的工艺研究

关注热度:89   来源:新能源学术论文  作者:余振中
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【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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关键词: 油茶果壳

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