文档介绍：北京化工大学
博士学位论文
基于提高麦秸厌氧消化性能的碱预处理方法研究及工程应用
姓名:庞云芝
申请学位级别:博士
专业:化工过程机械
指导教师:王奎升
20100602
基于提高麦秸厌氧消化性能的碱预处理方法研究及工程应用摘要量。②经过不同温度预处理后,麦秸的产气率、平均甲烷含量、和提出了通过碱预处理显著改善和提高麦秸的可生物降解性能,然后通过厌氧消化方法把麦秸转化成沼气这一生产生物能源新的技术途径。开展了如下多方面的试验和机理研究,并对研究结果进行了工程应煌钤ご砑炼月蠼昭嵫跸阅苡跋斓氖匝檠芯俊Q≡袂庋化钾⑶庋趸⑶庋趸和尿素为预处理剂,采用四个不同添加量%,ィ%,对麦秸进行预处理,然后在四个有机负荷率下对预处理麦秸进行了厌氧消化产气性能试验。,因此选择作为适宜麦秸的预处理剂。甆ご聿问匝檠芯考捌溆呕问范āQ芯苛瞬煌琋预处理参数对麦秸厌氧消化性能的影响,这些参数包括添加量、预处理时间、预处理温度、物料含水率、物料粒度、接种物等。研究发现:①与未处理麦秸相比,在各种添加水平下,预处理麦秸的产气率、平均甲烷含量、和降解率都得到了明显提高,其中ァ%预处理麦秸的产气率提高的最为显著,%,两者之间无显著区别。因此,从经济效益上考虑,选用プ魑W罴袾ご硖砑降解率并无显著差异,但。南奔的缩短了欤用。
变换红外光谱、湎哐苌Ⅺ①认冉姆治鍪侄危訬且在大多数情况下,℃在室温下即可达到,因此,确定℃为适宜预处理温度。③添加到麦秸后,只需焓奔浼纯杀换纠猛辍J验结果表明,旌天预处理对麦秸的厌氧消化产气性能没有明显影响,更长的预处理时间没有实际意义。因此,确定煸ご硎奔湮R恕"苡ズ氏啾龋%预处理含水率的产气率和/降解率上分别提高了%、%/%,消化时间缩短了欤得%含水率有利于对麦秸结构的破坏和组分的降解。⑤麦秸的产气率、和降解率随着物料粒度的减小而增大,但不呈线性关系。磨碎麦秸的产气率只比粉碎的提高%,但磨碎却要消耗更多的电能;揉搓的产气率稍低,但与粉碎相比,产气率相差不大,而能耗却明显降低,因此揉搓是比较实用的选择。⑥污泥消化液作为接种物,厌氧消化效果最差,猪粪消化液和麦秸消化液接种效果较好;与猪粪消化液相比,麦秸消化液的产气率、和降解率略高,且可就地取材,应是首要选择。综上所述,确定的最佳预处理参数为:添加量ァ⒃ご砦度。、预处理时间臁⒂谢汉陕.⒋耆啻怼⒁月蠼障液为接种物。甆ご砺蠼盏幕硌芯俊2捎蒙璧缇、傅立叶预处理提高麦秸厌氧消化产气性能的内在机理进行了探讨。发现:①在微观物理结构上。经预处理后,麦秸的表面物理结构变得疏松、碎裂,出现了明显的分层脱落现象。这种破坏有利于释放包裹在木质素和半纤维素中的纤维素,使之变得更容易被消化利用。经厌氧消化后,预处理麦秸完整北京化工大学博上学位论文
生产系统可以完全满足实际生产的要求。的表面被彻底破坏,出现了明显的裂片、凹凸不平的沟槽和微孔,证实了预处理的有效性。②在化学结构上。预处理使得麦秸中纤维素中的重要连接键发生部分断裂和破坏,纤维素被降解成了小分子物质成分;木质素与碳水化合物之间的酯键发生了断裂,使得纤维素发生了部分降解,并被更多地从木质素的包裹中释放了出来。③在化学组分上。预处理后,麦秸的纤维素、半纤维素、%%、.ァ%、热水抽出物和槌鑫锏陌俜直群糠直鹛岣吡%、.%;总糖百分比含量提高了%。可以看出,预处理麦秸厌氧消化性能的提高并不是某一因素作用的结果,而是麦秸表面微观物理结构、化学结构和化学组分变化综合作用的结果。こ逃τ醚芯俊;诳翁馐匝檠芯咳范ǖ那庋趸圃ご矸椒ǎ并通过与厌氧消化、沼气净化贮存、沼气输配和沼渣沼液利用系统的集成,建成了秸秆沼气示范工程。对工程项目中的关键单元和设备进行了设计计算,对反应器内外温度、沼气产量、甲烷含量、值等主要性能参数进行了监测,获得了较好的实际应用效果。证明预处理方法和整个本研究发明的预处理方法,突破了利用纤维素材料生产沼气的核心关键技术,开辟了完全利用麦秸为原料生产清洁能源新的技术途径。对减少秸秆的环境污染、开发新能源具有重要意义,在我国具有十分广阔的推广应用前景。摘要
关键词:麦秸;碱预处理;氢氧化钠;厌氧消化;工程应用北京化笱Р┮徊费宦畚
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