王学涛[1]2002年在《新型高效户用沼气发酵装置试验研究》文中进行了进一步梳理能源的开发利用同社会生产力的发展，科技的进步及人民生活水平的提高有着密切的关系。随着化石能源的日益匮乏，人类对能源的需求量逐年增加，可再生能源的重要性就越来越突出。沼气技术的应用为解决能源危机提供了有效途径。不仅充分合理地利用了各种工农业废弃物，持续稳定地发展了农业生产；而且又保护和改善了农业生态环境，维护了农业生态平衡，更重要的是为工业生产节约了大量的常规能源。 沼气技术是一种能减少和降解有机污染物，同时是回收能源的生物处理方法。目前在农村已有广泛的应用。本文研究的是一种高效户用沼气发酵装置，首先对该装置的结构进行了优化设计，设计具有结构简单、操作管理方便、密封性能好、产气率高等优点。选用了碳素钢板材(Q235—A·F)为材料，装置的四周壁用薄钢板制成，顶部和底部用热轧厚钢板制造，且在内表面涂覆沥青，解决了腐蚀问题。这样使沼气池的修建和施工大大简化，也不需要很高的建池技术，更不需要精细施工，同时也解决了漏气问题。因为在我国农村有极大的市场，其商品化潜力很大；选用碳素钢为材料有利于工厂化批量生产。 在装置加工制作成以后，对该装置进行了运行试验，一方面检测发酵装置的稳定性，另一方面对沼气发酵的各种影响因素进行研究，找出各种因素与产气率的关系，先根据测试结果直接分析，并按影响显着性差异进行排序，然后确定出较显着的几个因素设计一正交试验，因素有发酵温度、浓度、滞留期，每个因素各分为叁个水平进行试验，最后对结果进行方差分析，得出发酵温度对产气量的影响最为显着，浓度次之，滞留期最差。本装置的设计、制作和应用试验为沼气技术的发展提供了一条有效途径，解决了户用沼气池的建造复杂、施工周 河南农业大学硕士学位论文 摘要 期长、安装管理不便等问题，同时为农民带来了能源效益、环境效益、 经济效益和社会效益，具有很大的发展潜力～
陈恒杰[2]2013年在《稻草秸秆干发酵产沼气的生命周期评价》文中指出随着我国工业的发展、人口压力的加大再加上现行经济体制的需求,我国对能源的消耗和索取也与日俱增。现在的主流能源依然是以不可再生的化石能源为主的石油、煤炭和天然气,经过地球沉淀的这些资源越来越少,直接导致能源危机的出现。同时化石能源开采至使用的阶段,整个过程中都会对生态环境造成影响甚至是严重的破坏,而这些影响和破坏都最终的直接或间接的作用在使用的人类身上。而生物质能源中沼气发酵模式为解决能源危机和由此产生的环境危机提出了新出路。本文开展稻草秸秆的干发酵产沼气试验研究,在此基础上研制出模拟太阳能循环加热干发酵产沼气装置,并运用该装置进行稻草秸秆干发酵试验的研究；通过采用生命周期评价的方法,对秸秆沼气化的过程中,各部分的耗能、产出以及相关的经济、社会和自然资源的影响作出客观评价。研究结果如下：(1)稻草秸秆干发酵产沼气试验表明,在相同的温度的情况下,浓度越高,产气量越大,在总产气量方面,25℃时浓度为6%、10%和15%的总产气量分别是2935mL、7865mL和18685mL：在30℃时分别是2050mL、6245mL和13205mL；35℃时分别是15015mL和26535mL。在相同发酵浓度的情况下,随着温度从25℃上升到35℃,产气总量的排序为35℃>25℃>30℃,30℃总产气量低于25℃的原因,可能是因为试验分段进行,由于两组试验所用的接种物存在差异造成的。在TS产气潜力方面,相同温度的情况下,浓度越高其产气的潜力越大,在相同浓度的情况下35℃的情况下产气潜力最高,30℃的最低,其原因可能是因为接种物的差异造成的,同时,在35℃的情况下,6%的产气潜力最好,其原因是其他两种浓度因为较高没有充分发酵所导致的。发酵开始的前30天左右是产气的高峰期,但随着发酵浓度的上升,产气最大值出现的时间也往后移。从总体情况看,提高发酵温度和发酵浓度,都能提高产沼气效率。(2)稻草秸秆干发酵相关物料热解分析表明,稻草、接种物及发酵物料的热解反应是分段进行的,第一阶段主要是物质的干燥脱水处理,第二阶段主要是在250℃-460℃的热解,主要是开始分解半纤维素、纤维素以及木质素,第叁阶段主要是在460℃-520℃对剩余木质素的热解以及残余物质的缓慢分解、碳化和灰分。同时,热解在250～380℃阶段时,样品的失重速率最大。10%和20%两种浓度的稻草发酵物料在加热到250℃以后,发酵前与发酵后的TG曲线有明显差异,说明了稻草作为基质在发酵的过程中主要消耗的是稻草中的半纤维素、纤维素和木质素。(3)模拟太阳能辅助加热干发酵产沼气装置的研究表明,将太阳能热水循环系统与沼气发酵系统有机结合,可实现秸秆沼气发酵的恒温、连续和高效进行。(4)以湖南省为例的稻草干发酵产沼气的生命周期评价表明,采用沼气干发酵的方式可以带来很好的能源、经济和社会效益,具体包括：①能源方面,湖南省在水稻种植到收割阶段能量总输入为：标准煤约208.87万吨、水资源71.2万立方米,平均每公顷投入1.46万吨标准煤和用水500m3；采用干发酵处理方式比一般使用情况下可以多产生118.8万吨标准煤的能量,平均每公顷多0.83万吨标准煤；全省的稻草应用于沼气工程可产生203.51万吨沼肥和生物农药,则可节约能源263.34万吨标准煤,平均每公顷节约1.85万吨标准煤。②生态环境方面,沼气发酵过程中不会对生态环境造成破坏影响,湖南省秸秆发酵的主要产物沼气换算成标准煤,其数值比一般处理方式多118.8万吨,即可认为少使用118.8万吨标准煤；同时,发酵反应后的产物可以转化成340万吨沼肥和203.51万吨沼肥农药以及多出近20万吨的饲料,按照能量阶段农药方面可以节约263.34万吨标准煤,按照每吨标准煤产生2.66～2.72吨二氧化碳来计算,总共至少降低约1000～1200万吨二氧化碳的排放,平均每公顷减少二氧化碳7～8.4万吨；同时,沼肥和沼肥农药是可以替代种植阶段中所使用的化肥和农药,其意义不只是单纯的购置成本的降低,最主要的是使用沼肥和沼肥农药不会对环境产生破坏的同时还能改善之前被破坏的土壤等。③经济方面,湖南省采用沼气干发酵处理方式可以产生1062.2亿元的收益,是秸秆一般处理方式价值的5.6倍,采用干发酵产沼气的一系列附加值都没有算入进来,所以一般处理方式与干发酵产沼气的处理方式的差距将更加大。通过采用秸秆发酵产沼气能有效降低环境污染从而降低环境治理成本,由此也能进一步降低因为环境污染所造成的医疗成本。
贾丽娟[3]2013年在《洱海北部流域有机固体废物氮磷污染及其控制对策研究》文中指出我国农业有机固体废物产量位居世界前列,其中农作物秸秆年产量达7.24亿t,畜禽粪便年排放量多达27亿t,这些有机废弃物是重要的可再生资源。我国每年产生的有机废物中蕴涵的N、P、K贮量分别达到3.Ox107t、2.5x107t和2.8x107t,在农业上具有巨大的开发潜力。运用合理技术对其进行有效处理和利用,对节约自然资源、防止环境污染、实现农业生态良性循环具有重要意义。洱海是云南省九大高原湖泊之一,洱海北部流域是洱海的主要补水流域,也是大理市农业和养殖业的主要集中地,长期以来,洱海北部流域农业和养殖业有机固体废物已成为洱海氮磷污染的主要来源。本论文以洱海北部流域农村有机固体废物氮磷污染控制为主要目的,以农村有机固体废物中氮磷的环境影响和控制对策为主要研究对象,在对洱海北部流域农村有机固体废物管理及处理现状进行调研的基础上,依据输出系数模型构建理念,结合生命周期评价和层次分析法,以氮磷在农村生产活动中的流动分析为主线,建立了洱海北部流域农村有机固体废物元素流分析模型(ORSOWARE, Organic Solid Waste Research)。ORSOWARE模型共有152个输入项,507个参数,模型所有节点均设置平衡项,用热力学第叁定律—质量平衡方程验算各节点输入输出的平衡。采用ORSOWARE模型,计算了2008年洱海北部流域内农业有机固体废物中氮磷排放对环境的影响。计算结果表明：2008年洱海北部流域内由农村有机固体废物排放到大气、水体内的氮、磷污染物总量分别为899.22吨、33.38吨；洱海北部流域农村居民生产生活消费过程从外界摄入氮、磷元素量分别为1232.51吨、234.69吨；系统对外界输送氮、磷元素量分别为1434.3吨、193.11吨,人口增长带来的元素沉积量分别为氮2.05吨、磷0.684吨；系统氮亏损203.84吨,磷盈余70.90吨：氮磷物料衡算平衡率达83%以上。在处置效率方面,洱海北部流域内农村有机固体废物的表象利用量高,但是现有的利用方式无法从根本上解决污染问题；洱海北部流域农村有机固体废物氮磷引起的水体污染富营养化潜势为847.51吨PO43-eq,农村畜禽粪便直排控制是富营养化控制的关键因素；有机固体废物氮素类气体温室气体贡献0.35吨CO2-eq,有机固体废物的直接还田和各种粪便的堆沤、贮存过程以及种植秸秆的露天焚烧是流域温室气体控制的关键因素。针对洱海北部流域内农村面源污染现状,本论文提出“源头控制、过程削减、末端治理”思路,在模型中选择了收集-堆肥一体化技术、户用沼气强化技术、中温太阳能沼气发酵技术、食用菌基质化利用技术以及有机肥生产技术。模拟结果表明：采用上述技术后,在洱海北部流域固体废物收集率达80%的条件下,由固体废物造成的水体直接或间接排放的氮、磷削减量分别为2101.15t/a、124.17t/a,削减率分别达80%以上：堆肥化技术改进后比改进前NH3排放量减少50%,户用沼气池比原沼气池排放NH3减少70.04%,沼气发酵工程改进后实现减排NH3为92.17%。考虑环境、经济、社会综合效益,利用权重总和计分排序法优选出农村面源污染控制中有机固体废物控制最佳实用技术,结果表明应以户用沼气池、户用堆肥推广为主,大中型工程依次考虑基质化工程、沼气工程和有机肥厂。本论文提出了洱海北部流域内农村固体废物资源化成套技术体系与规范,并在洱海北部流域内以示范工程的形式得以实施。示范工程实施以后,由有机固体废物氮磷引起的水体污染减排氮9.35吨、磷0.6吨,氮磷减排率分别达到了92.48%和81.08%；对氮素类温室气体减排了26.89吨,减排率达到70.8%。示范工程采用的各项技术减排效果良好,正常稳定运行。现场示范工程运行效果与ORSOWARE模型模拟结果一致,证明了模型具有较高的准确性。在示范工程实施的基础上,本论文还形成了易于推广、经济实用的农村固体废物资源化成套技术体系与规范。本文所提农村固体废物资源化成套技术体系方案及相关规范有效削减了洱海北部流域内农村面源污染负荷,保障了各项示范工程长期有效运行,最终实现了示范区污染减排、环境改善的总体目标。
马涛[4]2010年在《沼气化学能快速高效储存太阳热能的初步研究》文中研究指明作为清洁、对环境友好的绿色能源,可再生能源的规模开发利用已经成为21世纪解决化石能源造成的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的重要途径。其中,太阳能集热技术和沼气技术的推广和应用备受瞩目。然而,由于太阳辐射能量密度小、太阳辐射随季节、昼夜、气候影响大、太阳能很难储存等因素的制约,太阳热能的规模利用受到了巨大限制。同时,传统沼气技术也受到季节、昼夜、气候等因素的严重制约,传统沼气池产气率低、产气量少、冬季不产气的现象普遍存在。为了克服传统太阳能集热技术和沼气技术的不足,本文将这两种技术结合起来,优势互补,提出了一种沼气化学能高效快速储存太阳能的新方法,并将装置在兰州地区进行了实验研究,对其热力性能、经济效益和环保效益进行了分析,获得了如下结果：1.有效容积4m3的装置在冬季日产沼气2.4 m3,容积产气率达0.6m3/(m3.d)。,发酵周期约为30天。在温度较高季节,产气量还会大幅增加,可实现全年的稳定高效供能；2.装置的集热、换热及温控部分协同状况良好,实现了恒温发酵。3.装置在冬季储存太阳热能效率达到了0.65,实现了低品位、不稳定的太阳热能(能量品位0.074)和较高品位生物质能(能量品位0.419)向高品位、稳定的沼气化学能(能量品位0.830)的转化,实现了太阳热能的稳定储存；4.对装置进行了动态性经济分析,项目的财务净现值NPV(i=10%)为6794.35元,内部收益率IRR为26.46%,益本比为1.50,动态投资回收期为5.2年。5.装置具有良好的生态效益以及社会效益。每年可以可保护森林面积0.44公顷,以替代燃煤量为标准年可减排二氧化碳1.30t,二氧化硫0.026t；比之传统农村户用沼气池,年可减排CO21.03t,减排SO20.021t；还可以起到提高农民生活质量、节省劳力、推动科普、优化产业结构等各方面的作用。本课题的创新点是：提出了一种利用沼气化学能储存太阳热能的新方法,并从理论上初步定量揭示了转化储存过程中的能量转化效率和能量品位提升机理。上述研究成果具有重要的学术价值和良好的社会经济效益。它提出了一种低温太阳热能储存的新模式,即太阳能集热--沼气化学能储存,实现了低品位、不稳定太阳热能和较低品味生物质能向稳定、高品位、高能量密度沼气能的高效转化,从理论和技术两方面突破了昼夜、季节、气候等因素对传统太阳能集热或生物质厌氧发酵的束缚,拓展了传统太阳能集热技术与生物制厌氧发酵技术的应用领域,实现了太阳热能和生物质能高效低成本规模开发。在国家政策的大力扶持下,这些研究成果可广泛用于沼气发电、城市固体废弃物资源利用、污水处理、规模畜禽养殖场粪污厌氧处理以及酿酒制糖业等工业有机废水厌氧处理等领域。另外,这些研究成果对利用农村能源解决农村能源需求,推动社会主义新农村建设,调整我国能源结构,发展可再生能源和替代燃料技术两方面均有积极作用,并且能够大幅度节能,降低环境排放,具有良好的社会效益。
崔建明[5]2016年在《地上式户用太阳能沼气发酵系统热性能试验研究》文中提出在我国寒冷的北方地区,冬季环境温度较低,产气量受温度的影响较大,产率较低,有时会出现不产气的情况甚至发酵罐冻裂。传统的沼气池埋在地下,建造麻烦、出料困难、搅拌困难且产气率也不高,这样制约了沼气发酵的推广。针对以上问题,本课题主要是从简单、便利、保温性能良好的角度结合利用太阳能增温保温措施设计了一套地上式户用太阳能沼气发酵系统。首先,基于呼浩特气象条件下,对沼气发酵系统进行了理论设计。依据农村一家五口人用气量需求设计了容积为31.5m的沼气池,计算了系统在冬季运行且发酵温度达30℃时,池体总的热负荷及匹配的太阳能集热器面积、换热盘管的面积。然后利用数值模拟的方法对换热盘管在沼气池内的布置方式进行了优化设计,应用Fulent软件模拟了在重力影响下换热器加热沼气池的温度分布特性,研究了叁种布置方式的盘管对温度场的影响,结果表明分段相间布置且底部加密的盘管要比其他方式加热速度快且池内温度分布更均匀。基于理论设计和优化的基础上,建设了沼气发酵系统实验台,对分段相间且底部加密布置盘管加热沼气池的模拟进行了实验验证。结果显示,二者结果基本吻合,变化趋势相仿。固模拟计算值可信。为今后换热器优化提供了一种可靠的数值模拟方法。最后将发酵系统装置置于冬季环境进行试验研究,通过测试分析实际运行过程中系统各部分温度的变化规律,得出:恒温阶段,在晴天池内温度基本在2℃范围内波动。符合沼气发酵温度不可波动太大的要求。在连续两天的阴天情况下,池内温度虽在不断下降,但在一天内温度下降也在2℃范围,对产气效果不会造成太大影响。因此只要不遇上连续的阴天天气或极端恶劣的天气情况,发酵池内料液温度不会波动太大,能够使发酵温度稳定在一定的范围。说明发酵系统的加热效果、保温效果良好,有较强的抗环境干扰力。本系统可以保证沼气发酵在冬季正常运行,如果想要使系统在更加稳定的温度条件下运行,需在恶劣环境情况下增加保温措施或增加其他的辅助加热。
许卫娜[6]2008年在《沼气发酵残留物对苹果产量和品质以及土壤生态环境的影响》文中认为沼气发酵残留物(BFR,Biogas Fermentative Residues)是农作物秸秆、禽畜粪便等经过厌氧发酵产生沼气后的残渣和废液(即沼渣和沼液)。该肥料在农业生产中的应用越来越广,将其应用于生产对于培肥地力、改良土壤和提高作物产量、改善农产品品质方面将起到积极的作用。本研究是将畜禽粪便发酵残留物综合利用与农业生产相结合,以红富士苹果为材料,在渭北旱原农村“五配套”生态果园生产中,设置不同浓度配比试验,以施用化肥为对照,研究沼气发酵残留物对果树生长发育、产量和品质以及土壤生态环境的影响,筛选出适宜种植的施肥配方,大幅度提高种植作物的产量及品质,为有机果品和蔬菜生产新型高效有机肥料的开发提供依据。主要研究结果有:1、不同沼气系统发酵残留物其营养成分和有害物质的含量不同,户用沼气池产出的沼渣、沼液的有机质、全氮、全磷、全钾以及速效氮、磷、钾都明显比工程沼气池的高,其中户用沼气池产出的沼渣的全氮、磷、钾比工程沼气池的高17.160%、29.911%、31.039%;户用沼气池产出的沼液的全氮、磷、钾比工程沼气池的高48.515%、24.138%、19.872%。工程沼气池产出的沼气发酵残留物重金属As含量小于户用沼气池的,但是Cu、Cd、Pb、Hg、Cr含量比户用沼气池产出的高。经过对两种沼气发酵残留物中的营养含量综合评价可知:户用沼渣的营养含量>工程沼渣>户用沼液>工程沼液的营养含量。对沼气发酵残液和沼气发酵残渣进行安全性能评价发现,均未受到污染,符合农业灌溉水质和农用污泥中污染物控制标准。2、施用沼气发酵残留物对苹果树叶片具有积极的促进作用,能够增大果树叶面积、百叶鲜重、干重、厚度、叶色浓绿,叶绿素含量提高,延长光和有效时间,提高了光和强度,使叶片制造更多光合产物输入到库,提高果重,增加长果枝数量和花芽直径,长、中、短枝组比例协调、合理,树势健壮,提高抗病、虫性能。3、施用沼气发酵残留物增产效果显着,与施用化肥相比,增产4.03～12.17%(户用)、2.66～14.01%(工程)。4、根据本试验制定的苹果果实品质分级评价得分表,综合评价八个处理苹果果实品质可知,施用户用沼气池沼肥的果园,NPK、BFR∶NPK=1∶4、BFR∶NPK=1∶1和BFR的处理果实品质综合评价指标分别为:7.4、7.7、8.0和7.7;施用工程沼气池沼肥的果园,NPK、BFR∶NPK=1∶4、BFR∶NPK=1∶1和BFR的处理果实品质综合评价指标分别为:7.4、7.4、7.8和7.4。根据上述数据可知:施用户用沼气池沼肥的果园,BFR∶NPK=1∶1的处理果实品质最好,其次为BFR∶NPK=1∶4和BFR处理的,NPK处理的果实品质最差;施用工程沼气池沼肥的果园,BFR∶NPK=1∶4的处理果实品质最好,其次为BFR、BFR∶NPK=1∶4、NPK处理,说明施沼气发酵残留物对提高果实品质的效果显着。5、施用沼气发酵残留物可以明显改善土壤的理化性质,提高土壤的通透性和保水保肥能力,缓解土壤的板结硬化,能够显着提高土壤有机质、碱解氮、速效钾、速效磷的含量,有利于调节土壤pH值,进一步表明沼气发酵残留物对土壤具有良好的改良效果。沼气发酵残留物能够显着改善土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的酶活性,能够显着降低土壤过氧化氢酶的酶活性,从而增强土壤中作物所需营养物质的矿化,提高土壤肥力。沼气发酵残留物能增加土壤微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷,促进土壤呼吸。通过土壤酶与土壤化学性状的灰色关联分析,可以看出,土壤酶活性可以作为苹果园土壤肥力的评价指标。6、通过对供试苹果和土壤重金属的测定,表明短期内土壤重金属含量在安全范围内,土壤属于清洁型,苹果中重金属均未超标。7、施用户用沼气池沼肥的果园,苹果产量与有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾呈极显着正相关;施用工程沼气池沼肥的果园,苹果产量与有机质、速效磷呈极显着正相关,与pH值呈极显着负相关。通过主成分分析,产量与土壤化学性状之间建立了回归方程: y户用=228.1152+8.7591Z1+1.5839Z2 y工程=182.4287+0.6289Z1+0.9088Z2+8.4988Z3为因地制宜精确施肥提供了理论依据。施用户用沼气池沼肥的果园,苹果产量与土壤田间持水量无显着相关关系,与土壤总孔隙度之间存在二次曲线关系;施用工程沼气池沼肥的果园,苹果产量与土壤田间持水量、土壤总孔隙度之间均存在二次曲线关系。
张游[7]2013年在《太阳能增温/催化辅助农村户用沼气工艺研究》文中指出南四湖是南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊，南四湖流域的控污效果决定着南水北调东线工程的成败。然而，南四湖区农村生活垃圾和农业废弃物随意露天堆放现象普遍，目前年均有机废弃物排放总量57万t，严重污染了土壤和水环境。因此，必须对南四湖区农村的固体废弃物进行有效利用和治理，才能保障南水北调工程的水质要求。据调查，南四湖区农村的固体废弃物主要为生活垃圾、畜禽粪便和农作物秸秆，这些都是沼气发酵的良好原材料。通过沼气发酵，不仅能使这些废弃物变废为宝，更能减少固废对南四湖水体的污染，有效地改善南四湖的水质。作为应用最广的沼气发酵技术，农村户用沼气尚存在技术不成熟、分布不集中、发酵原料不统一以及缺乏技术人员有效管理等问题。尤其在冬季，气温低易导致沼气池零产气，严重影响了农户使用沼气的积极性。针对上述问题，本研究在传统农村户用沼气发酵工艺的基础上，提出了太阳能增温/催化优化工艺，并结合南四湖区域内特定的自然人文条件，选定适合南四湖区域的沼气发酵原料，形成了一套集安装运行、进出料、温控保温和沼肥应用的农村户用沼气体系，并探讨了该体系的技术和经济可行性。研究成果如下：(1)实验室规模内研究了不同发酵温度(25℃，35℃，45℃)、发酵液总固体浓度(8%，12%，16%，20%)对厌氧消化产气性能的影响。结果表明，控制发酵温度35℃和总固体浓度16%可以最大程度地优化产沼微生物的生长代谢环境，显着提高厌氧消化产气性能，研究结果为后续试验以及现场中试沼气发酵的参数选择提供理论依据。(2)根据南四湖区域示范区内日照情况的分析和示范区内发酵原料的比较，选用兔粪作为该地区的新型沼气发酵原料，并探讨了兔粪的厌氧消化产气性能，研究了碾碎预处理和催化剂(沼气发酵促进剂)对兔粪发酵产沼气的影响。实验周期内，经过碾碎预处理的兔粪最大日产气量和总产气量分别为489mL和2666mL，分别比空白提高了65.8%和18.1%。结果表明，碾碎预处理能很大程度地提高兔粪产气性能。然而在第16个产气日后，碾碎组由于原料过度消耗和兔粪粒径过低引起的原料上浮结壳，影响了沼气的产量，低于空白组。催化处理后兔粪厌氧消化的启动时间由5d缩短为3d，而最大日产气量和总产气量分别为1150mL和5013mL，分别比空白降低了4.3%和提高了4.5%，可见添加催化剂对兔粪产气效力的影响不大，只是缩短了厌氧消化的启动时间。(3)基于室内试验成果，在南四湖示范区内进行了现场中试，在传统农村户用沼气池的基础上添加了太阳能增温和催化制沼气工艺。实际结果表明，该系统冬季运行良好，在空白组冬季零产气的情况下，试验组平均池压为1.2kpa，最低池压为0.7kpa。此外，太阳能增温沼气池是利用太阳能热水器中热水循环对其进行传热增温，为了降低其运行成本、优化高效运行，本文设计了叁种热水循环方式：一次循环、间歇循环和连续循环。结果表明：间歇循环单位运行成本的传热量为41.57kJ/(kw·h)，相对于一次循环的7.21kJ/(kw·h)和连续循环的2.20kJ/(kw·h)，在运行效率上呈现出明显优势。综上成果，通过对技术可行性和经济可行性的验证，进一步地证明了太阳能增温/催化沼气池是一套经济、可行的适合南四湖地区的农村户用沼气发酵系统。
石勇[8]2011年在《户用秸秆沼气系统优化与发酵工艺研究》文中研究指明为优化农村能源结构,改善农村环境卫生,发展循环农业,推动社会主义新农村建设,近年来,中国相继启动和实施了“生态家园富民计划”和农村沼气国债建设项目,大力发展农村沼气建设。目前建设的农村户用沼气主要采用畜禽粪便作为发酵原料,原料结构单一,随着农村分散养殖的减少而普遍存在着原料不足的问题,无法充分发挥沼气建设的功效,制约了农村沼气建设的进一步发展。同时,农村地区每年都有大量的农作物秸秆因无法得到有效利用而被丢弃、焚烧,既浪费了资源,又污染了环境。针对上述问题,提出发展户用秸秆沼气,扩大农村户用沼气的原料来源,解决原料不足的问题,以实现能源回收、资源循环、环境保护的综合效益,巩固发展沼气建设成果。本研究针对农村户用沼气的使用要求,在现有发展成果的基础上对户用秸秆沼气系统进行优化,并对主要发酵工艺进行试验研究,为户用秸秆沼气建设提供参考依据。研究内容及成果主要包括一下几个方面:1.对杨凌周边地区6个户用沼气项目村进行了实地调研,掌握了户用沼气普遍存在原料不足的实际情况和相关设计背景资料。以旋动式沼气池为基础对户用秸秆沼气系统进行优化研究,确定了主要装置的相关结构及尺寸;2.对系统进行了合理布局,在实现功能的基础上尽可能满足了用户日常使用需求。通过沼气池与厕所的统一设计,采用潜水排污泵作为动力,实现了沼液循环冲厕和回流搅拌;3.对沼气池的外墙采用30mm厚的苯板进行保温处理,并采用太阳能热水器作为热源对沼气系统进行加热,通过对沼气池能能量平衡进行分析和计算,可以得到杨凌地区满足一口8m~3沼气池加热所需要的热量,进而计算出4m~2的集热面积可满足8m~3沼气系统的加热需求;5.研究了4种不同预处理方法对粉碎后的小麦秸秆在在35℃条件下厌氧发酵特性的影响,结果表明:6%的NaOH的碱处理试验组效果最佳,可有效提高产气速率和甲烷含量,最佳处理时间为2d;5%的尿素的氨化试验组效果一般,能取得较高的总产气量和甲烷含量,但发酵时间较长,日均产气量较低;沼液润湿和浸泡处理效果较好,虽然总产气量有所减少,但具有启动快、产气速率高、产气稳定等特点,且沼液浸泡处理优于沼液润湿处理。6.在30℃小条件下,研究了不同料液浓度及物料配比对麦秸秆和红薯藤叶混合发酵特性的影响,能取得良好的产气效果,产气量相比纯小麦秸秆发酵明显提高,甲烷含量较高而且稳定。在30℃小条件下,小麦秸秆和红薯藤叶混合发酵的最佳工艺条件是:TS=8%,薯藤/麦秸为3.5:1,HRT=42d,在此条件下进行沼气生产可取得好的产气效果。
张全国, 徐广印, 杨群发, 李刚, 王学涛[9]2004年在《户用钢制辅热式沼气发酵系统试验研究》文中认为HS01型户用钢制辅热式沼气发酵系统是一种新型高效全天候的沼气发酵装置,其中的燃煤沼气联合辅助加热装置解决了我国北方地区冬季户用沼气难以正常发酵的问题,可使其全天候高效生产沼气。通过试验研究了影响HS01型户用钢制辅热式沼气发酵系统运行的主要因素,结果表明当温度30~35℃、总固体浓度10%、投料时间间隔9d时处于最优运行工艺条件,池容产气率高达0.7658 m3·m-3d-1,并且HS01型户用钢制辅热式沼气发酵系统的益本比为2.319,净现值(NPV)为2644.17元,内部收益率(FIRR)为54.69%,动态投资回收期2.062a,具有较好的经济可行性和显着的社会环境效益,符合我国国情,适合于在我国北方地区广大农村应用。
全桂香[10]2008年在《户用沼气池秸秆干发酵技术研究》文中研究指明我国秸秆资源丰富,各类秸秆产生量每年已达到7亿t,这其中42%直接或过腹还田,30%作为农用燃料,8%作为工业或其他用途,另外20%约1.2亿吨剩余未被利用,而被就地焚烧或遗弃,造成了环境污染与资源浪费,因此,急待开发农作物秸秆的综合利用技术。利用秸秆作底物,开发产沼气化技术,一方面可利用微生物发酵将其转化为优质燃料,以缓解我国的能源供需压力;另一方面既解决了农村沼气池原料不足的问题,有利于沼气技术的推广,也调整了农村能源结构,改善了家居卫生条件,提高了农村健康水平,因此,秸秆厌氧发酵能源化技术是秸秆利用的一条重要途径。本课题,采用L_9(3~3)正交试验法,研究了秸秆干发酵快速启动技术、添加微量元素对秸秆产气影响,依据秸秆干式厌氧发酵特点,自行设计了户用型沼气发酵装置,并应用该装置进行了秸秆干式发酵的中试试验,同时,还对一大型沼气工程运行情况进行监测。研究结果表明:在35℃,总固体浓度(TS)为25%,C/N比为25左右,pH值中性条件下,最佳快速启动条件是:稻草堆腐六天;粪草比(原料质量比)为1:1.86;接种量为40%(占原料重)。微量元素Ni、Co能够显着影响干发酵的日产气量,当Ni、Co加入量各为2μmol/L时,前10天的累积产气量较高,高于空白对照约50%。在上述优化结果的基础上,研究了发酵前期过程的产酸特征,结果表明:在秸秆干发酵正常启动阶段,发酵液中的有机酸以乙酸和丙酸为主。开始时乙酸含量较高,达4000 mg·L~(-1),随后逐渐降低,发酵到14天时降至1000 mg·L~(-1)以下,维持在500 mg·L~(-1)左右,这说明乙酸易被分解利用;而丙酸含量呈先升高后降低的趋势,从约2000 mg·L~(-1)逐渐升高,14天时达到最高值4000 mg·L~(-1),而后又逐渐降低至2000 mg·L~(-1)左右,这可能与丙酸的代谢途径有关。从中试试验结果看,以秸秆为主要原料的干发酵,在常温条件下可持续3～6个月,平均日容积产气率为0.08 m~3/m~3·d,最高日容积产气率为0.23 m~3/m~3·d;产气量低主要由于日温差超过10℃,微生物活动受到抑制;如能增加保温措施,提高发酵温度,加大接种量,可提高日容积产气率。因此,在户用沼气池中以秸秆为主要原料的干发酵是可行的,但仍有许多问题有待进一步解决。对宜兴市兴望农牧沼电示范工程采样分析了1个月运行数据,该工程采用以猪粪尿为发酵原料的高效厌氧反应器UBF工艺,工程运行结果表明:COD_(Cr)去除率平均大于85%,BOD_5去除率在93.1%以上;进水中的TN为730～1550 mg·L~(-1),出水(沼液)在502～620 mg·L~(-1)之间;进水中的TP含量为87～197 mg·L~(-1),出水(沼液)在53～98mg·L~(-1)之间;月产沼气约7500 m~3,日容积产气率平均为0.25m~3/m~3·d,系统运行稳定。
参考文献：
[1]. 新型高效户用沼气发酵装置试验研究[D]. 王学涛. 河南农业大学. 2002
[2]. 稻草秸秆干发酵产沼气的生命周期评价[D]. 陈恒杰. 昆明理工大学. 2013
[3]. 洱海北部流域有机固体废物氮磷污染及其控制对策研究[D]. 贾丽娟. 昆明理工大学. 2013
[4]. 沼气化学能快速高效储存太阳热能的初步研究[D]. 马涛. 兰州理工大学. 2010
[5]. 地上式户用太阳能沼气发酵系统热性能试验研究[D]. 崔建明. 内蒙古工业大学. 2016
[6]. 沼气发酵残留物对苹果产量和品质以及土壤生态环境的影响[D]. 许卫娜. 西北农林科技大学. 2008
[7]. 太阳能增温/催化辅助农村户用沼气工艺研究[D]. 张游. 中国海洋大学. 2013
[8]. 户用秸秆沼气系统优化与发酵工艺研究[D]. 石勇. 西北农林科技大学. 2011
[9]. 户用钢制辅热式沼气发酵系统试验研究[J]. 张全国, 徐广印, 杨群发, 李刚, 王学涛. 太阳能学报. 2004
[10]. 户用沼气池秸秆干发酵技术研究[D]. 全桂香. 南京农业大学. 2008
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