【摘 要】
：
不可再生的化石类燃料的使用会造成诸如酸雨、臭氧层破坏等环境问题,因此寻找可持续且环境友好的新能源势在必行。畜禽粪便和农作物秸秆是两种主要农业固体废弃物,其年产量分别高达38亿吨和9亿吨,这其中又以水稻秸秆和猪粪年产量较大。由于这两种废弃物都含有大量有机物,可以被用作厌氧消化的底物来产生沼气。氢烷(5-25%体积的氢气与75-95%甲烷的混合气体)兼有氢气和甲烷的优点,且使用氢烷不会释放氮、硫等物质
论文部分内容阅读
不可再生的化石类燃料的使用会造成诸如酸雨、臭氧层破坏等环境问题,因此寻找可持续且环境友好的新能源势在必行。畜禽粪便和农作物秸秆是两种主要农业固体废弃物,其年产量分别高达38亿吨和9亿吨,这其中又以水稻秸秆和猪粪年产量较大。由于这两种废弃物都含有大量有机物,可以被用作厌氧消化的底物来产生沼气。氢烷(5-25%体积的氢气与75-95%甲烷的混合气体)兼有氢气和甲烷的优点,且使用氢烷不会释放氮、硫等物质的氧化物,因此氢烷被认为是化石燃料的良好替代品。两相厌氧消化可以将单相厌氧消化的产氢过程和产甲烷过程分开,实现氢气和甲烷的同时回收。本论文首先进行水稻秸秆和新鲜猪粪共发酵产氢批量试验,以确定水稻秸秆和新鲜猪粪共发酵产氢的最佳混合比、产氢接种物最佳预处理方法以及产氢时间等;接着在批量试验的基础上,进行不同工艺下水稻秸秆和新鲜猪粪两相厌氧共消化产氢烷连续实验,以确定其最佳工艺流程;最后进行不同水稻秸秆和猪粪混合底物的两相厌氧产氢烷连续实验,以确定其连续产氢烷最佳底物组成。通过观察其产氢烷性能、能量产率、COD物料平衡、功能微生物等多方面综合判断水稻秸秆和猪粪两相厌氧消化产氢烷的最佳参数。主要研究内容及成果如下:(1)水稻秸秆和新鲜猪粪共发酵批量产氢试验。将水稻秸秆和新鲜猪粪分别按照1:0、5:1、3:1、1:1和0:1(TS)的混合比配制成TS=3%的发酵底物,然后分别接种不同预处理(酸、碱和热)和未预处理的接种物,在55℃条件下进行厌氧发酵产氢批量试验。结果表明:酸预处理为接种物最佳预处理方式、水稻秸秆和猪粪厌氧发酵产氢时间不超过3.5d以及初步确定了水稻秸秆和新鲜猪粪的最佳混合比例为5:1。在最佳条件下(水稻秸秆:新鲜猪粪=5:1、接种物酸预处理),氢气产率为44.59 mL/g VS added,TCOD去除率和转化率分别为18.12%和2.12%,同时该条件下不会造成氨氮抑制(<670 mg/L)且代谢产物以丁酸为主;(2)水稻秸秆和新鲜猪粪在不同工艺流程下产氢烷连续实验。在批量试验确定的前相工艺参数(接种物酸预处理、水稻秸秆:新鲜猪粪=5:1以及HRT=3.0 d)的基础上,同时进行四种工艺流程下(中温-高温、消化液回流中温-高温、高温-中温和消化液回流高温-中温)水稻秸秆和新鲜猪粪两相厌氧共消化产氢烷实验,以确定其最佳工艺流程。实验表明:高温-中温两相厌氧消化系统具有较好的产氢烷性能,其总氢气产生速率为13.63±1.50 mL/L/d,总甲烷产生速率为161.55±8.47 mL/L/d,氢气与甲烷的比值高达8.45±1.01%,同时其能量产率也最高(7.26±0.44 kJ/g VS added);通过高通量测序分析发现,其前相中含量高效产氢菌嗜热厌氧杆菌(32.24%)和梭状芽胞杆菌(27.47%),其后相中以甲烷鬃毛菌(36.00%)和甲烷杆菌(46.00%)为主;(3)不同水稻秸秆和猪粪混合底物的连续产氢烷实验。在批量试验确定的水稻秸秆和新鲜猪粪的最佳混合比(5:1)和连续实验确定的产氢烷最佳工艺流程下(高温-中温),进一步改变猪粪种类以及底物浓度等,以确定其产氢烷最佳底物组成。实验结果表明:最佳底物组成为水稻秸秆:新鲜猪粪=5:1,、底物浓度TS=6%,其总氢气产生速率高达115.50±4.41 mL/L/d,总甲烷产生速率高达369.60±25.46 mL/L/d,氢气与甲烷的比值为31.40±2.61%,能量产率为9.30±0.34 kJ/g VS added,通过高通量测序分析发现,其前相中含量高效产氢菌梭状芽胞杆菌(18.00%),其后相中以甲烷鬃毛菌(50.00%)为主。本研究确定了水稻秸秆和猪粪两相厌氧共消化产氢烷的最佳工艺参数,实现了水稻秸秆和猪粪的资源化、减量化和无害化,为农作物秸秆和畜禽粪便的处置提供了新思路,为环境友好、可持续能源的开发奠定了理论和实践基础。
其他文献
在现代银行的管理中,流动性风险管理一直是困扰银行管理层和监管部门的难题。当银行系统内的多数银行共同面临资金流动性危机和融资困难的情况时,就有爆发系统流动性风险的隐患。银行系统流动性风险会严重危及国家经济的稳定。2008年美国金融危机爆发后,世界各国对于完善监管体制都表现出迫切的需求,所以巴塞尔委员颁布了Basel III,各国监管当局也推出新管理办法,力求改变银行资本和流动性管理现状。虽然Base
随着旅游经济的繁荣增长,游客出行人数也在逐年递增,与旅游相关问题也开始逐年涌现。然而旅游问答社区存在延时性,游客难以及时获得最佳的问题解答。如何从繁杂的旅游信息中快速有效的获取有价值信息已成为了研究热点,自动问答因此受到越来越多的关注。自动问答旨在通过理解用户问句语义,快速定位答案候选范围,并直接返回答案。其中问题分类作为自动问答基础却又至关重要的部分,它具有答案指向性。通过预判问句期望的类别标签
沿空掘巷是目前矿井采用较多的小煤柱护巷方式,国内外一直对沿空掘巷围岩破坏机理进行研究,只有掌握其变化规律,才能采取科学有效的预防对策和方法控制巷道大变形、失稳、垮
“孝”作为中华传统道德的重要文化标签,是几千年社会上下共同遵守的行为准则,“老吾老以及人之老、幼吾幼以及人之幼”等敬老爱亲的思想并未随着时代的发展褪色反而历久弥新。近些年来,我国经济迅速发展,生活水平、医疗水平、社会保障水平的提高,使得社会进入了人口转型时期。老年人口基数逐步扩大、老龄化程度逐渐严重,老年人的权益保障问题逐步成为学界和社会关注的热点问题。长期以来,提到赡养基本上就等同于物质赡养,但
近年来,越来越多的高校提升了对音乐教育事业的重视度。因此,许多的音乐都逐渐被重视起来,尤其是管弦乐器在音乐教育途中充分地发挥了自身的价值。许多的精美管乐器也慢慢的进入大众视野,甚至被越来越多的音乐爱好者所喜爱,并进行深入的了解与学习。比如人们对长笛的学习,从开始的简单儿童学习乐器变为现在音乐演奏当中的主要演奏乐器。许多学者着重对近年来我国出现的大批长笛演奏者在具体表演音乐作品的过程当中,针对作乐器
种蛋信息主要记录了育种鸡的蛋重、产蛋数、蛋品质等信息,种蛋记录与标记编号是最为关键的环节。目前国内外对种鸡种蛋育种信息的采集主要依靠人工,不仅劳动程度大、效率低,
随着人民币国际化程度的加深和我国与“一带一路”沿线国家的联系日益紧密,与我国贸易联系紧密的国家和地区开始出现隐性人民币锚的趋势。人民币在“一带一路”国家发挥货币锚效应,有利于人民币进一步发挥计价结算的货币职能和通过周边化、区域化的路径走向国际化。因此,通过研究“一带一路”国家的人民币货币锚效应及其影响因素,增强“一带一路”国家的人民币货币锚效应,在一定程度上能够推动人民币国际化的进一步发展。本文在
燃料电池作为主能量源的复合电源电动汽车,拥有能量转化效率高、无污染、低噪声等优点,能克服燃料电池输出特性软、动态响应慢和不能回收再生制动能量等缺点,在新能源汽车领域具有广阔的应用前景。针对燃料电池混合动力汽车(Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle,FCHEV)行驶过程中三能量源功率协调分配问题,通过分析能量源动态工作特性,设计了基于模糊控制与等效消耗最小分层能量管理策
近年来,随着科技水平的发展,对系外行星进行观测成为了天文方面的研究热点,各国的科研机构均在这方面做了相关研究及工作。目前对系外行星进行观测的方案主要为间接探测系统以及直接成像系统,直接成像系统的观测能力相较于之前所使用的多种间接探测手段有着显著的优势,由此能展开更多的相关科研工作,受到了天文界的广泛关注。本文主要研究内容为空间系外行星直接成像系统。用于空间平台的系外行星直接成像相比于间接探测系统在
导电水泥基复合材料(在水泥基体中添加导电组分,赋予水泥基材料电学性能的同时又不失其基本特性)作为一种智能型建筑功能材料,可应用于除雪去冰、建筑采暖、智能监测等。单壁碳纳米管和碳纤维碳纳米管的优良性能无疑是为人们在改善水泥基复合材料性能上提供了一种更有效的方法,因此,本课题在制备满足工作性能要求的导电砂浆前提下,研究单壁碳纳米管和碳纤维对导电砂浆性能的综合影响并分析相关作用机理,为导电水泥基复合材料