太陽(yáng)能干發(fā)酵過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為減少我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染和廢棄物能量的損失，采用厭氧發(fā)酵方式處理有機(jī)廢棄物可以將廢棄物轉(zhuǎn)化為高效綠色肥料同時(shí)產(chǎn)生大量沼氣。厭氧發(fā)酵分為濕發(fā)酵和干發(fā)酵，干發(fā)酵與濕發(fā)酵相比具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、處理負(fù)荷大、用水量少以及后處理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是干發(fā)酵自身存在傳質(zhì)傳熱差、易酸化的問(wèn)題。因此本課題以研究影響發(fā)酵因素和發(fā)酵裝置為重點(diǎn)，在解決干發(fā)酵過(guò)程中傳質(zhì)傳熱不均的同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)能最大化。通過(guò)靜態(tài)發(fā)酵（沒(méi)有攪拌）過(guò)程尋找不同TS條件下溫度和接種量

2、對(duì)產(chǎn)氣性的影響，并找出產(chǎn)氣最優(yōu)條件。在產(chǎn)氣最優(yōu)條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)發(fā)酵（有攪拌）。研發(fā)混合干發(fā)酵集中供氣系統(tǒng)，利用西北地區(qū)豐富的太陽(yáng)能為系統(tǒng)提供熱量，解決厭氧發(fā)酵受氣候條件影響的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全年有機(jī)廢棄物無(wú)害化處理。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）TS（總固體濃度）為15%和20%的靜態(tài)發(fā)酵條件下，接種量為20%～40%時(shí)能夠順利啟動(dòng)。中溫（37℃）發(fā)酵與高溫（52℃）發(fā)酵相比，高溫條件下菌種活躍，對(duì)發(fā)酵底物有較強(qiáng)的分解力，產(chǎn)氣速率快，但日

3、產(chǎn)氣量變化大產(chǎn)氣不穩(wěn)定。
　　（2）TS（總固體濃度）為15%時(shí)，37℃條件下接種量為40%的實(shí)驗(yàn)組最優(yōu)。TS產(chǎn)氣率達(dá)到319.05L·kg-1TS，平均甲烷含量達(dá)到52.9%，TS及VS去除率分別為23.9%和21.5%；52℃條件下接種量為40%最優(yōu)，啟動(dòng)速度快，且峰值產(chǎn)氣量大。隨著接種量的增加發(fā)酵啟動(dòng)速度加快、總產(chǎn)氣量增加。TS產(chǎn)氣率達(dá)到365.15L·kg-1TS，平均產(chǎn)甲烷量達(dá)到54.5%，TS及VS去除率分別為25.1

4、%和22.9%。
　?。?）TS為20%時(shí)，37℃條件下各實(shí)驗(yàn)組都能夠順利的啟動(dòng)，其中接種量為40%實(shí)驗(yàn)組在啟動(dòng)速度及產(chǎn)氣量上優(yōu)于其他組，TS產(chǎn)氣率達(dá)到157L·kg-1TS，平均甲烷量達(dá)到52.3%，TS及VS去除率分別為17.3%和15.8%；52℃條件下各實(shí)驗(yàn)組都能夠順利的啟動(dòng)，接種量為40%實(shí)驗(yàn)組最優(yōu)，TS產(chǎn)氣率達(dá)到286.6L·kg-1TS，平均甲烷量達(dá)到52.6%，TS及VS去除率分別為27.6%和31.5%。

5、　?。?）研發(fā)外置攪拌實(shí)驗(yàn)裝置，將靜態(tài)下產(chǎn)氣最優(yōu)條件應(yīng)用到動(dòng)態(tài)發(fā)酵過(guò)程中。37℃條件下進(jìn)料量為18L、接種比為40%，實(shí)驗(yàn)順利啟動(dòng)沒(méi)有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。從整個(gè)累積產(chǎn)氣量來(lái)看共產(chǎn)生了648.53L氣體，發(fā)酵從第1天～第43天，產(chǎn)氣量達(dá)到總產(chǎn)氣量的93.8%，日均產(chǎn)氣量為11.18L。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中甲烷含量超過(guò)50%的天數(shù)為26天，占整個(gè)發(fā)酵天數(shù)的44.83%，產(chǎn)甲烷總量為342.2L，日均產(chǎn)甲烷量為5.9L，日均產(chǎn)甲烷比例為52.77%，T

6、S產(chǎn)氣率是同樣條件下靜態(tài)發(fā)酵的1.5倍。
　　（5）將外置攪拌規(guī)?；b置與太陽(yáng)能相結(jié)合，形成混合干發(fā)酵集中供氣系統(tǒng)，并根據(jù)散熱量和進(jìn)料時(shí)物料升溫所需的熱量匹配了相應(yīng)大小的太陽(yáng)能集熱器。設(shè)計(jì)長(zhǎng)為600cm、高為260cm、寬為240cm的發(fā)酵裝置一次進(jìn)料可處理15t有機(jī)廢棄物。外部采用15cm保溫層并配有16臺(tái)40管的太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行供熱，在外界溫度達(dá)到-7℃條件下可以維持發(fā)酵溫度在37℃。
　　本課題創(chuàng)新點(diǎn)：
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