太陽能干發(fā)酵過程實驗研究.pdf

1、為減少我國農業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染和廢棄物能量的損失，采用厭氧發(fā)酵方式處理有機廢棄物可以將廢棄物轉化為高效綠色肥料同時產生大量沼氣。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性強、處理負荷大、用水量少以及后處理簡單等特點，但是干發(fā)酵自身存在傳質傳熱差、易酸化的問題。因此本課題以研究影響發(fā)酵因素和發(fā)酵裝置為重點，在解決干發(fā)酵過程中傳質傳熱不均的同時實現(xiàn)系統(tǒng)產能最大化。通過靜態(tài)發(fā)酵（沒有攪拌）過程尋找不同TS條件下溫度和接種量

2、對產氣性的影響，并找出產氣最優(yōu)條件。在產氣最優(yōu)條件下進行動態(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題，實現(xiàn)全年有機廢棄物無害化處理。主要研究結果如下：
　　（1）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%時能夠順利啟動。中溫（37℃）發(fā)酵與高溫（52℃）發(fā)酵相比，高溫條件下菌種活躍，對發(fā)酵底物有較強的分解力，產氣速率快，但日

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

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

5、　　（4）研發(fā)外置攪拌實驗裝置，將靜態(tài)下產氣最優(yōu)條件應用到動態(tài)發(fā)酵過程中。37℃條件下進料量為18L、接種比為40%，實驗順利啟動沒有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。從整個累積產氣量來看共產生了648.53L氣體，發(fā)酵從第1天～第43天，產氣量達到總產氣量的93.8%，日均產氣量為11.18L。在整個發(fā)酵過程中甲烷含量超過50%的天數為26天，占整個發(fā)酵天數的44.83%，產甲烷總量為342.2L，日均產甲烷量為5.9L，日均產甲烷比例為52.77%，T

6、S產氣率是同樣條件下靜態(tài)發(fā)酵的1.5倍。
　?。?）將外置攪拌規(guī)?；b置與太陽能相結合，形成混合干發(fā)酵集中供氣系統(tǒng)，并根據散熱量和進料時物料升溫所需的熱量匹配了相應大小的太陽能集熱器。設計長為600cm、高為260cm、寬為240cm的發(fā)酵裝置一次進料可處理15t有機廢棄物。外部采用15cm保溫層并配有16臺40管的太陽能集熱器進行供熱，在外界溫度達到-7℃條件下可以維持發(fā)酵溫度在37℃。
　　本課題創(chuàng)新點：
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