熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的研究.pdf

1、 山東理工大學(xué) 山東理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈厭氧 熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈厭氧發(fā)酵 發(fā)酵產(chǎn)氣 產(chǎn)氣特性 特性的研究 的研究 Study on Anaerobic Fermentation of Corn Stover for Biogas by Thermo-chemical Pretreatment 研 究 生： 王 芳 指 導(dǎo) 教 師： 易維明 易維明 教授 教授 協(xié)

2、助 指 導(dǎo) 教 師： 申請(qǐng) 學(xué) 位門 類 級(jí)別： 工學(xué)碩士 工學(xué)碩士 學(xué) 科 專 業(yè) 名 稱：農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程 農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程 研 究 方 向： 生物質(zhì)利用技術(shù) 生物質(zhì)利用技術(shù) 論 文 完 成 日 期： 2013 2013 年 4 月 15 15 日 單位代碼：10433 學(xué) 號(hào)：Y1003095 分類號(hào)：T

3、K6 密 級(jí)： 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 厭氧消化產(chǎn)沼氣是秸稈能源轉(zhuǎn)化有效技術(shù)之一， 由于秸稈結(jié)構(gòu)的特殊性所導(dǎo)致的難降解問(wèn)題，一直是秸稈能源化利用的難題。以秸稈預(yù)處理方式的高效率、低消耗、低污染、低成本的發(fā)展方向?yàn)樵瓌t，結(jié)合木質(zhì)纖維素低溫快速熱解機(jī)理，我們提出了熱化學(xué)預(yù)處理方法，通過(guò)快

4、速升溫加熱秸稈使其物理化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使其高效降解，提高秸稈厭氧消化率和產(chǎn)氣率。該方法不但具有耗時(shí)短，效率高，而且有很好的連續(xù)性的特點(diǎn)。 本文利用流化床熱解反應(yīng)器(加熱速率>103℃/s)對(duì)玉米秸稈進(jìn)行了熱化學(xué)預(yù)處理， 通過(guò)對(duì)熱化學(xué)預(yù)處理后的玉米秸稈顆粒物化性及其微觀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)及后續(xù)發(fā)酵試驗(yàn)分析，證明了此熱化學(xué)預(yù)處理在沼氣發(fā)酵應(yīng)用上具有可行性。本文的研究?jī)?nèi)容及主要結(jié)論如下： 1. 利用流化床熱解反應(yīng)器在預(yù)設(shè)溫度 180℃，滯

5、留時(shí)間為 1s，常壓的環(huán)境下對(duì)玉米秸稈進(jìn)行了熱化學(xué)預(yù)處理，并且利用粗纖維測(cè)定儀、掃描式電子顯微鏡和傅里葉紅外光譜儀對(duì)熱化學(xué)處理后的玉米秸稈顆粒進(jìn)行了分析。 結(jié)果表明熱化學(xué)預(yù)處理可使玉米秸稈表面結(jié)構(gòu)變得松散，木質(zhì)纖維素含量均明顯減少， 纖維素、 半纖維素和木質(zhì)素的去除率分別達(dá)到 15.93%、 12.22% 和 26.64%。2. 以 180℃熱化學(xué)預(yù)處理后玉米秸稈為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明， 熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈 30 天單位

6、發(fā)酵體積的累計(jì)產(chǎn)氣量為 15.0L， 與未處理玉米秸稈相比， 處理后的玉米秸稈沼氣產(chǎn)量增加了 18.48%， 總固體 （TS, Total Solid） 與揮發(fā)性固體 （VS, Volatile Solid） 的單位產(chǎn)氣量分別提高了 8.18%，12.00%；此外，將熱化學(xué)預(yù)處理方法與堿預(yù)處理方法、堆腐預(yù)處理方法進(jìn)行性了對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)三種預(yù)處理方式的對(duì)比試驗(yàn)，得出熱化學(xué)預(yù)處理的處理效果要優(yōu)于堆腐預(yù)處理， 劣于堿預(yù)處理， 但是熱化學(xué)預(yù)處理

7、玉米秸稈發(fā)酵啟動(dòng)較快，能較早的進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期。 3. 對(duì)熱化學(xué)預(yù)處理的處理溫度及發(fā)酵過(guò)程中的發(fā)酵濃度兩個(gè)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。試驗(yàn)證明，處理溫度為 200℃時(shí)，熱化學(xué)預(yù)處理的效果最為顯著，同時(shí)當(dāng)發(fā)酵濃度為 8%時(shí)，其沼氣產(chǎn)量及甲烷含量能達(dá)到最大值。 4. 根據(jù)不同溫度熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈結(jié)構(gòu)變化與其發(fā)酵產(chǎn)氣情況，對(duì)熱化學(xué)預(yù)處理玉米秸稈結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及發(fā)酵機(jī)理做了簡(jiǎn)要分析。 為今后熱化學(xué)預(yù)處理方法的改進(jìn)提供一定的參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：玉米秸稈；