新鲜水葫芦水压式发酵制沼气实验研究

摘要

水葫芦是危害生态安全的水生植物。为了解决水葫芦的危害，本文根据水压式沼气发酵池的工作原理，设计出小型密闭水压式沼气发酵系统，对新鲜水葫芦进行批量发酵制沼气实验，考察不同进料条件对发酵的影响，为其高效利用提供依据。
　　 对实验所用的水葫芦原料进行测定，包括原料的元素分析、主要成分分析、热值测定，为水葫芦制沼气实验研究提供必要的数据基础。
　　 通过空白实验和加料平行对比实验来考察发酵系统的可靠性。实验结果表明，发酵产气过程表现出良好的稳定性和可重复性，符合沼气发酵的规律，发酵系统运行结果可靠。
　　 考察原料破碎程度对发酵的影响。实验结果表明，原料破碎程度对发酵参数变化无太大影响。
　　 考察发酵料液配比比例对发酵的影响。实验结果表明，发酵的产气速率与发酵浓度成正比，原料的产能潜力与发酵浓度成反比，发酵料液pH值的变化幅度与发酵浓度成正比。
　　 考察发酵料液初始pH值对发酵的影响。实验结果表明，本实验条件下发酵料液的初始pH值对发酵无太大影响；发酵系统对碱有很强的缓冲能力，对酸的缓冲能力较弱；提高发酵料液的初始pH值有利于提高发酵初始阶段产品气体中的甲烷浓度。
　　 考察进料碳氮比对发酵的影响。实验结果表明，本实验条件下提高进料碳氮比导致酸化严重不利于发酵的进行。
　　 本实验中水葫芦厌氧发酵的产沼气潜力为30mL/g、412mL/gTS、507mL/gVS:产能潜力为0.7 kJ/g、9.8 kJ/gTS；水葫芦产能潜力的标准煤当量为0.024 g/g，产品气体的平均甲烷浓度约为60％，其气化效率为64.5％。
　　 此外，本文还对全国和珠三角地区发展水葫芦制沼气事业的效益进行了分析，结果表明我国发展水葫芦制沼气事业可获得很高的经济和环境效益。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 生物质能利用现状

1.2.1 生物质能原料的来源、分类与特点

1.2.2 生物质能利用方式与现状

1.3 生物质制沼气技术

1.3.1 生物质制沼气原理

1.3.2 沼气发酵微生物介绍

1.3.3 制沼气原料的来源与特点

1.4 沼气发酵现状

1.4.1 农村户用沼气发酵

1.4.2 大中型沼气发酵工程

1.4.3 国内外沼气发酵应用现状

1.5 水葫芦简介

1.5.1 水葫芦生长特性及危害

1.5.2 水葫芦危害的解决方式

1.6 课题研究内容及意义

1.7 本课题的特色与创新之处

第二章 新鲜水葫芦水压式发酵实验介绍

2.1 实验系统

2.1.1 小型密闭水压式发酵系统

2.1.2 发酵系统工作原理

2.2 实验原料介绍

2.2.1 水葫芦原料

2.2.2 发酵接种物

2.2.3 发酵添加物质

2.3 实验测试仪器及测试分析方法

2.3.1 实验测试仪器

2.3.2 测试分析方法

2.4 实验内容设计

2.4.1 实验技术路线

2.4.2 进料及实验操作

第三章 新鲜水葫芦水压式发酵实验结果与讨论

3.1 发酵系统运行稳定性考察实验

3.1.1 空白实验

3.1.2 平行对比发酵实验

3.2 原料破碎程度对沼气发酵的影响及分析

3.2.1 原料破碎程度对沼气日产量的影响

3.2.2 原料破碎程度对原料产气潜力的影响

3.2.2 原料破碎程度对发酵料液pH值的影响

3.2.3 原料破碎程度对产品气体品质的影响

3.3 料液配比比例对沼气发酵的影响及分析

3.3.1 料液配比比例对沼气日产量的影响

3.3.2 料液配比比例对原料产气潜力的影响

3.3.3 料液配比比例对发酵料液pH值的影响

3.3.4 料液配比比例对产品气体品质的影响

3.4 发酵料液初始pH值对沼气发酵的影响及分析

3.4.1 发酵料液初始pH值对沼气日产量的影响

3.4.2 发酵料液初始pH值对原料产气潜力的影响

3.4.3 发酵料液初始pH值对发酵料液pH值变化的影响

3.4.4 发酵料液初始pH值对产品气体品质的影响

3.5 进料C/N对沼气发酵的影响及分析

3.5.1 进料C/N对沼气日产量的影响

3.5.2 进料C/N对原料产气潜力的影响

3.5.3 进料C/N对发酵料液pH值变化的影响

3.5.4 进料C/N对产品气体品质的影响

3.6 发酵过程参数变化分析

3.6.1 产品气体品质分析

3.6.2 发酵料液物理性质分析

3.6.3 沼气日产量和料液pH值变化分析

3.7 水葫芦制沼气影响因素对比及反应控制阶段分析

3.7.1 水葫芦制沼气影响因素对比

3.7.2 水葫芦制沼气反应控制阶段分析

3.8 本章小结

第四章 我国发展水葫芦制沼气事业效益分析

4.1 我国发展水葫芦制沼气事业效益分析

4.2 珠三角地区发展水葫芦制沼气事业效益

4.3 水葫芦制沼气项目实际应用分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢