基于沼氣壓力調(diào)控的厭氧干發(fā)酵工藝研究.pdf

1、沼氣工藝技術(shù)由于兼具有機廢棄物處理和清潔能源生產(chǎn)兩大功能，成為可再生能源的重點研究方向之一。厭氧干發(fā)酵作為沼氣工藝的核心技術(shù)已成為世界各國處理有機固體廢棄物以及生產(chǎn)清潔能源的重要選擇，但其應(yīng)用受到傳質(zhì)限制和攪拌能耗高的制約。提出了一種基于自產(chǎn)沼氣壓力脈動調(diào)控的新型干發(fā)酵工藝，即“周期性聚氣增壓，間歇性噴淋強化傳質(zhì)、定期快速釋氣泄壓”，旨在降低干發(fā)酵攪拌能耗，強化傳質(zhì)，提高產(chǎn)氣率和產(chǎn)氣質(zhì)量，從而實現(xiàn)干發(fā)酵直接產(chǎn)出CH4含量高的沼氣。開展了

2、壓力對厭氧干發(fā)酵體系影響的理論分析，結(jié)合理論重點開展了壓力調(diào)控實現(xiàn)干發(fā)酵自攪拌的模擬試驗，并在此基礎(chǔ)上初步開展了沼氣壓力調(diào)控厭氧干發(fā)酵的試驗研究。
　　本文采用空氣為模擬氣源，系統(tǒng)研究了聚氣壓力、釋壓時間、聚氣空間分布對攪拌效果的影響，以物料盒子分形維數(shù)為攪拌效果定量評價指標(biāo)，盒子分形維數(shù)是圖像局部結(jié)構(gòu)特征的分形維數(shù)。并以蘆竹秸稈和果蔬垃圾為發(fā)酵原料開展了兩組壓力調(diào)控下混合厭氧干發(fā)酵探究試驗，發(fā)酵總固體濃度分別為15％和20％。<

3、br>　　通過上述研究，得出以下結(jié)論:
　　(1)參與厭氧發(fā)酵的微生物菌群具有壓力選擇適應(yīng)性，厭氧干發(fā)酵過程在一定壓力范圍內(nèi)不受制約。根據(jù)亨利定律，可利用沼氣自身攜帶的壓能實現(xiàn)甲烷原位富集，直接產(chǎn)出高CH4含量的沼氣。
　　(2)“周期性聚氣增壓，定時快速釋氣泄壓”可實現(xiàn)厭氧干發(fā)酵自攪拌，物料分形維數(shù)隨聚氣壓力的增加而增大，即累積攪拌效果隨聚氣壓力增大而增加。當(dāng)壓力逐步升至0.7MPa，分形維數(shù)相對攪拌前增加了12.06％;

4、釋壓時間為0.6～0.8s，聚氣壓力為0.3～0.4MPa時，分形維數(shù)變化率達最大值0.1584。攪拌效果有顯著提升。
　　(3)“周期性聚氣增壓，間歇性噴淋強化傳質(zhì)、定期快速釋氣泄壓”壓力調(diào)控可提高干發(fā)酵的原料產(chǎn)氣率和纖維素降解率，直接產(chǎn)出CH4含量高達80％的富甲烷沼氣。壓力調(diào)控下的厭氧干發(fā)酵最大日產(chǎn)氣率為62.55ml/g VS，相對常壓發(fā)酵提高了29.64％;50d發(fā)酵周期內(nèi)料液pH值均在7.0～7.69之間波動，累積產(chǎn)氣