堆漚預(yù)處理法對玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣影響畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-12 14:01:08 本頁面
【正文】 低的趨勢。試驗均在第2d達到第1個產(chǎn)氣高峰，但此時檢測到氣體中的主要成分為二氧化碳，甲烷含量處于較低水平。在沼氣發(fā)酵過程中，呈現(xiàn)出先快速增加后趨于穩(wěn)定的趨勢。預(yù)處理前的玉米秸稈表面平整致密有規(guī)則，邊緣部位有隆起，表面覆有一層光滑的蠟質(zhì)層，這種結(jié)構(gòu)致使微生物難以進入木質(zhì)纖維素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而影響降解進程。氣體成分測定：采用安捷倫6820型氣象色譜儀（北京京科瑞達科技有限公司生產(chǎn)）對產(chǎn)沼氣試驗過程中的主要氣體成分進行測定。微生物生長量的測定：采用HP8453型（上海安捷倫科技有限公司生產(chǎn)）分光光度計在600nm處測定樣品的OD600值，作為微生物細胞濃度。試驗裝置為實驗室自制的容積為1L的批量式厭氧發(fā)酵裝置，裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 圖21 發(fā)酵裝置示意圖HP8453型（上海安捷倫科技有限公司生產(chǎn)）分光光度計；S3400N II型掃描電鏡（日本HITACHI生產(chǎn)）；安捷倫6820型氣象色譜儀（北京京科瑞達科技有限公司生產(chǎn)）；取備用玉米秸稈1500 g，置于自制秸稈類生物質(zhì)兼氧預(yù)處理反應(yīng)器中，按照固液質(zhì)量比1:5加入蒸餾水，混合均勻在反應(yīng)器中進行好氧發(fā)酵。因此秸稈沼氣在促進秸稈資源化利用、減輕秸稈過剩而導(dǎo)致的環(huán)境污染、交通隱患等方面的應(yīng)用前景十分廣闊，而研究及優(yōu)化秸稈產(chǎn)沼氣效率的工作勢在必行。將農(nóng)作物秸稈科學有效的處理，不僅能使資源合理利用，還有利于環(huán)境的保護。秸稈中的各種物質(zhì)經(jīng)過微生物的分解,形成新的不同用處的物質(zhì),如碳、氫元素合成為甲烷等可燃性氣體[12]。因此，本文實驗中會對預(yù)處理前后玉米秸稈中木質(zhì)素、纖維素、半纖維素的含量進行測定，并用掃描電鏡觀察微觀結(jié)構(gòu)變化，對比分析物料特性變化的原因，同時用未經(jīng)預(yù)處理的玉米秸稈作為對比參照，通過對日產(chǎn)氣量、累計產(chǎn)氣量、系統(tǒng)pH值變化、甲烷含量以及粗纖維含量等的測定，從而得到堆漚預(yù)處理對玉米秸稈產(chǎn)沼氣的影響。其中堆漚生物法中比較方便且可行的預(yù)處理方式。由于玉米秸稈中的纖維素外層有一層木質(zhì)素，且木質(zhì)素難以被分解，從而抑制了纖維素的水解率，因此玉米秸稈產(chǎn)沼氣項目中對秸稈的預(yù)處理階段非常關(guān)鍵［6］。 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，而對于農(nóng)業(yè)資源的合理開發(fā)利用對于發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)有著極其積極的作用［5］。隨著近年來農(nóng)村經(jīng)濟的迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)村的勞動力結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。在太陽能、地熱能、核聚變能、風能、海洋能、生物質(zhì)能等諸多新能源當中，生物質(zhì)能源是最安全、最穩(wěn)定且可再生的清潔能源，也是目前國家重點鼓勵發(fā)展的新能源領(lǐng)域，尤其是農(nóng)作物秸稈，它是一種重要的富含有機質(zhì)的生物質(zhì)能源。通過實驗數(shù)據(jù)表明堆漚預(yù)處理可以提高秸稈沼氣發(fā)酵過程中的日產(chǎn)氣量，還能縮短沼氣發(fā)酵的發(fā)酵周期。河南農(nóng)業(yè)大學本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 堆漚預(yù)處理對玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響 學 院 機電工程學院 專業(yè)班級 熱能與動力工程12級2班 學生姓名 陳超 指導(dǎo)教師 焦有宙 撰寫日期：2015年5月8日摘 要隨著我國農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)作物秸稈作為一種可再生能源，其開發(fā)和利用也受到人們的重視。在沼氣發(fā)酵后期，日產(chǎn)氣量處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，出現(xiàn)緩慢減少的趨勢，這主要是發(fā)酵后期料液的物性比較穩(wěn)定，有利于產(chǎn)甲烷菌的生長代謝，但隨著營養(yǎng)物質(zhì)的消耗日產(chǎn)氣量逐漸降低。在中國，農(nóng)作物秸稈資源的儲量極為豐富，每年大約有七億噸[1]，其中稻草、玉米秸稈和麥草這三種占到百分之七十左右，但目前來說我國農(nóng)作物秸稈的利用率比較低，僅僅占百分之三十三左右，其中通過處理后再利用的僅占百分之二點六[2]，而其他大多當作生活燃料來使用，從而引發(fā)了相當嚴重的環(huán)境問題和資源的浪費，因此提高優(yōu)化農(nóng)作物秸稈的資源化利用對于改善環(huán)境和節(jié)約資源具有相當積極的作用。據(jù)調(diào)查表明：農(nóng)村將會出現(xiàn)人畜分離的趨勢，現(xiàn)有的以畜糞為主的沼氣池將會由于缺少發(fā)酵原料而停止運行。所以將農(nóng)作物秸稈作為沼氣的發(fā)酵原料等用途是生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項重要內(nèi)容，合理的運用，不僅能保護生態(tài)環(huán)境，還能促進經(jīng)濟的發(fā)展。研究表明秸稈的質(zhì)地和成分導(dǎo)致了產(chǎn)沼氣效率低下，秸稈的主要有機組成是半纖維素、纖維素、木質(zhì)素、果膠和蠟質(zhì)等難以被分解的成分，此外秸稈表面具有一層蠟質(zhì)，不容易被微生物所破壞，因此微生物的發(fā)酵利用受到了極大的限制，而通過物理化學等途徑對農(nóng)作物秸稈進行產(chǎn)沼氣前的預(yù)處理是許多相關(guān)工作人員一直努力的方向，至今也均取得了一定成效，但是同時也伴隨出現(xiàn)了一系列問題：首先是預(yù)處理階段研究費用的增加；其次通過化學處理有極大可能會帶來二次污染；再者利用生物法處理秸稈大都依然停留在起步階段，距離大規(guī)模的項目應(yīng)用還存在不小的差距，因此尋找適當?shù)念A(yù)處理方法是未來重點研究的內(nèi)容。研究顯示[9]，通過堆漚，不但能有效降低農(nóng)作物秸稈中纖維素和木質(zhì)素的含量、提高沼氣產(chǎn)氣率，還能提高厭氧發(fā)酵的溫度并富集菌種。隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境污染和能源短缺的問題日益嚴峻，受到了世界各國的重視，可再生潔凈能源的開發(fā)利用成為了人
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