鲜绿植物破碎设备及其混合厌氧发酵试验

摘要

红薯和马铃薯作为中国的主要粮食作物，在生产收获过程中会产生大量的鲜绿藤蔓和秸秆，鲜绿藤蔓易腐败，而风干的秸秆大多数被人们进行焚烧处理。这不但会造成严重的环境污染，还会造成资源浪费。目前，对农业废弃物处理方法应用最为广泛的是沼气发酵技术，秸秆物料需要进行机械预处理才能正常产生沼气。但是当前饲草粉碎机存在对植物原料适应性差、配套动力大、生产率低以及切碎器转速较低，动刀安装角度不统一等问题，这直接导致对鲜绿植物破碎效果不佳。在厌氧发酵方面，传统的混合厌氧发酵多是采用禽畜粪便与风干之后的秸秆为原料产生沼气，在发酵过程中容易出现上浮结壳、反应启动慢、反应周期长以及传热传质效果差等问题。因此，对鲜绿植物破碎设备和鲜红薯藤、马铃薯藤混合厌氧发酵特性研究具有重要的理论意义和实践意义。
　　研究结合国家重大专项“农村沼气集中供气技术集成及配套设备与示范(201403019)”，其工作内容如下：研究设计鲜绿植物破碎设备；猪粪与鲜红薯藤、鲜马铃薯藤混合厌氧发酵试验研究；鲜绿碎料的长度对混合厌氧发酵的影响。结果表明：
　　(1)在混合厌氧发酵试验中，破碎长度为10mm与30mm的鲜物料累计产气量相当，无显著性差异(P>0.05)。因此，9ZF-3型鲜绿植物切碎机设计合理，达到设计要求。
　　(2)猪粪与鲜红薯藤和鲜马铃薯藤混合厌氧发酵效果比单一物料产气效果好，经方差分析发现二者具有显著性差异，且均在35℃、猪粪与鲜物料配比为1:2条件下累计产气量最高，分别为：10033mL、8913mL。对各组的日产气量、挥发性脂肪酸(VFA)浓度、pH值、甲烷体积分数和二氧化碳体积分数进行相关性分析得：日产气量与其他各指标无显著相关性，VFA浓度与pH值呈极显著负相关，pH与甲烷体积分数呈极显著正相关，甲烷体积分数与二氧化碳体积分数呈极显著负相关。
　　(3)随着鲜物料比重的增大，各温度下(35℃、45℃和55℃)猪粪与鲜红薯藤、鲜马铃薯藤混合厌氧发酵的日产气量和累计产气量变化有所不同，在反应体系中各指标的变化大致如下：pH先上升后下降，VFA先下降后上升，甲烷体积分数有所下降，二氧化碳体积分数有所上升。随着温度的升高，反应中的各指标也有所变化，VFA与pH变化相反，甲烷体积分数先降低后上升，二氧化碳体积分数先上升后降低。
　　(4)在相同温度下(除50℃外)，不同鲜物料与猪粪混合厌氧发酵特性有差异。与猪粪与鲜红薯藤混合厌氧发酵相比，猪粪与鲜马铃薯藤混合厌氧发酵的产气周期较长，产气高峰集中在反应的后期。单一鲜马铃薯藤碎料的厌氧发酵明显受到VFA抑制，累计产气量明显降低。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的问题

1.4 研究的目的与意义

1.5 研究内容与技术路线

第二章 9ZF-3型鲜绿植物切碎机的设计与试验

2.1 总体方案设计要求

2.2 总体结构设计

2.3 关键部件的设计分析

2.4 9ZF-3型鲜绿植物切碎机性能试验

2.5 本章小结

第三章 猪粪与鲜红薯藤碎料混合厌氧发酵试验

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 本章小结

第四章 猪粪与鲜马铃薯藤碎料混合厌氧发酵试验

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 本章小结

第五章 鲜绿碎料的不同长度对混合厌氧发酵的影响

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

硕 士 期 间 成 果