作物秸秆高效厌氧生物气化技术研究

北京化工大学硕士学位论文作物秸秆高效厌氧生物气化技术研究摘要我国年产作物秸秆约7亿吨左右，部分秸秆由于得不到有效的利用，或闲置田间地头或露天燃烧，既是一种资源的浪费，又对环境造成了非常不利的影响。本文提出厌氧生物气化的方法处理玉米秸秆，通过预处理和负荷率的研究改进了生物气化效率。使用NaOH对玉米秸秆化学预处理，其添加比例分别是玉米秸秆干物质质量的4%,6%,8%和10%;随后在35g/L,50g/L,65g/L和80g/L四个负荷率下厌氧消化实验。记录每天的各组玉米秸秆产气量，并计算累积产气量，测算反应前后的TS,VS变化情况。实验结果表明，四组NaOH处理玉米秸秆中，6%,8%和10%三者在累积产气量和TS,VS减少方面都取得了较好的结果且相互差别不大。相同负荷率下做比较发现，各个负荷率下的累积产气量最大值分别为8%,10%,6%和8%NaOH处理玉米秸秆获得;6%NaOH处理玉米秸秆在四个负荷率下的累积产气量和以上各个最大值相差分别为3.6%,2.6%,0%和4.1%。同样在相同负荷率下对TS和VS消化率做比较，各个负荷率下的最大值分别为8%,6%,10%和8%NaOH处理玉米秸秆获得;6%的TS消化率和以上最大值相差为0%-11.6%,VS消化率相差为0%---19.3%。综合以上结果并结合经济可行性的角北京化1大学硕士学位论文度考虑，推荐使用6%作为NaOH处理玉米秸秆时的添加量。对6o/oNaOH处理玉米秸秆在四个负荷率下的累积产气量研究发现，负荷率越高，累积产气量越高。而对B/TS和BNS(代表单位负荷的产气率)研究却发现，NaOH处理玉米秸秆在65叭最高-396.1mL岁TS和552.7mL-g1VS，未处理玉米秸秆在35叭最高一335.0mL扩TS和440.8mL·犷VS。可见，NaOH处理玉米秸秆最佳消化负荷率在65g几，而未处理玉米秸秆最佳负荷率是35g几口最终研究得出的结论是，使用6%NaOH对玉米秸秆预处理，在65g/L负荷率下厌氧生物气化，效率最高。本文的实验结果具有一定现实意义，山东省泰安市的玉米秸秆生物气化示范项目就是本实验室研究结果的工程应用。关键词:作物秸秆，生物气，NaOH处理，厌氧消化，负荷率北京化工大学硕士学立论文HIGH-EFFICIENCYANAEROBICBIOGASIFICATIONOFCORNSTALKABSTRACTChinaisoneofthelargestagriculturalcountriesintheworldwith0.7billiontonsofcropstalksbeinggeneratedannually.However,thecornstalkscannotbeutilizedeficientlyandenvironmentally.Anaerobicbiogasificationofcornstalkwasstudiedinthisresearch.NaOHpretreatmentwasemployedinordertoimproveanaerobicbiodegradabilityandbiogasyieldofcornstalk.NaOHamountaddedwas4%,6%,8%and10%ofdrymatterofcornstalk.TheuntreatedandNaOH-treatedcornstalkswerethenanaerobicallydigestedatmesophilictemperature(350C)inbatchreactors.Foreachcornstalk,fourloadingratesof35,50,65and80g/Lwereused.AsforthefourgroupsofNaOH-treatedcornstalks,thecumulativebiogasproductionobtainedthehighestvalueat8%,10%,6%and8%forthefourloadingratesrespectively.ThegrowthratesforTSandVSreductionofNaOH-treatedcornstalksachievedpeakvaluesat8%,6%,10%and8%respectively.Thediferenceamongvaluesabovefor6%,8%and10%arenegligible,thus6%isrecommendedasthebestadditionamountforNaOHpretreatment.TheexperimentalresultsofNaOH-treatedforthefourloadingrates北东化工大学硕士学位论文werecomp