太陽能干發(fā)酵過程實驗研究.pdf

1、為減少我國農(nóng)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(zhuǎn)化為高效綠色肥料同時產(chǎn)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(yīng)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(zhì)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(zhì)傳熱不均的同時實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)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(chǎn)氣性的影響，并找出產(chǎn)氣最優(yōu)條件。在產(chǎn)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(jié)果如下：
　?。?）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(chǎn)氣速率快，但日

3、產(chǎn)氣量變化大產(chǎn)氣不穩(wěn)定。
　?。?）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(chǎn)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(chǎn)氣量大。隨著接種量的增加發(fā)酵啟動速度加快、總產(chǎn)氣量增加。TS產(chǎn)氣率達到365.15L·kg-1TS，平均產(chǎn)甲烷量達到54.5%，TS及VS去除率分別為25.1

4、%和22.9%。
　　（3）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(chǎn)氣量上優(yōu)于其他組，TS產(chǎn)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(chǎn)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、　?。?）研發(fā)外置攪拌實驗裝置，將靜態(tài)下產(chǎn)氣最優(yōu)條件應(yīng)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(chǎn)氣量來看共產(chǎn)生了648.53L氣體，發(fā)酵從第1天～第43天，產(chǎn)氣量達到總產(chǎn)氣量的93.8%，日均產(chǎn)氣量為11.18L。在整個發(fā)酵過程中甲烷含量超過50%的天數(shù)為26天，占整個發(fā)酵天數(shù)的44.83%，產(chǎn)甲烷總量為342.2L，日均產(chǎn)甲烷量為5.9L，日均產(chǎn)甲烷比例為52.77%，T

6、S產(chǎn)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)模化裝置與太陽能相結(jié)合，形成混合干發(fā)酵集中供氣系統(tǒng)，并根據(jù)散熱量和進料時物料升溫所需的熱量匹配了相應(yīng)大小的太陽能集熱器。設(shè)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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