北方玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵研究

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1、沈阳建筑大学硕士学位论文北方玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵研究姓名：庞小平申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：牛明芬2011-03硕士研究生学位论文摘要I摘要本研究围绕我国日益严峻的能源问题和开发利用生物质能源的重大需求，针对我国北方玉米秸秆资源量大，利用其生产沼气，不仅可以改善我国农村生态环境，而且可以提供清洁能源。目前的厌氧发酵技术对秸秆预处理方法技术要求较高，经济上耗费较大，且缺乏针对北方气候特点的关于农村发酵技术的系统研究，所以寻求合理的预处理手段和最优的发酵条件有其切实可行的意义。本研究利用自行设计的沼气发酵装置，选取我国北方农村常见的玉米秸秆和猪粪为具体研究对象，针对我国北方

2、农村厌氧发酵实际存在的问题，从北方农民实际可操作的条件出发，研究不同的发酵温度、秸秆粒径、秸秆与猪粪的质量比、投料率对发酵过程中产气效果的影响，以及4个因素对产气效果的显著性影响，同时研究了秸秆的堆沤预处理对后续厌氧发酵产气效果的影响。结论如下：设计了单因素重复实验，研究不同温度(25℃、35℃)、玉米秸秆与猪粪质量比(1:1、1.5:1、2:1)、秸秆粒径（<1cm、1-3cm、5-10cm)对玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵产气效果的影响，结果表明：温度为35℃、玉米秸秆与猪粪质量比为1.5:1、秸秆粒径在1-3cm为考查的各因素水平中产气效果相对较好的水平。4设计多因素多水平L9(3)正交

3、试验，补充考察各因素对厌氧发酵产气效果的显著性影响。结果表明：考察的4个因素对产气效果均有显著性影响。最优组合为玉米秸秆粒径为4-6cm，发酵温度为35℃，玉米秸秆与猪粪的质量比为1.5:1，投料率为90%。在此最优条件下，进行的厌氧发酵的产气效果的确高于其它各处理，产气峰值提高，最大日产气量达2120mL，30天发酵周期内的累计产气量达到25230mL。采用厌氧发酵后的发酵液和秸秆发酵剂对玉米秸秆进行堆沤预处理。设计正交试验，在温度、含水率、时间、玉米秸秆粒径不同的条件对秸秆进行堆沤处理，来考察堆沤处理对纤维素和木质素降解率的影响，并对堆沤处理前后的玉米秸秆进行厌氧发酵产气试验。结果表明

4、：堆沤处理可以提高玉米秸秆纤维素和木质素的降解效果，同时提高后期厌氧发酵的产气效果；温度为影响堆沤处理的主要因素，应控制为30℃-40℃，其它条件应根据实际综合考虑，酌情选择。通过堆沤预处理和控制厌氧发酵条件可以有效地提高我国北方农村厌氧发酵的产气效果，本研究给出我国北方玉米秸秆与猪粪厌氧发酵推荐的工艺条件为：控制秸秆粒径4-6cm，在温度30℃，含水率为60%-80%，进行10d的堆沤预处理，堆沤后的秸秆与猪粪的质量比控制为1.5:1，发酵的投料率控制在90%，在35℃进行厌氧发酵，产气效果较好。关键词:玉米秸秆;猪粪；温度；粒径;投料率；堆沤处理;厌氧发酵硕士研究生学位论文Abstra

5、ctIIIAbstractOntheconditionthatChinahastheincreasinglysternenergyproblemandneedstovigorouslydevelopanduseofBiomassenergy.Alargeresourcequantitycornstrawcanbeusetoanaerobicfermentation,whichcannotonlyimprovetherurallivingenvironmentinourcountry,butalsocanprovidepeoplewithcleanenergy.Thetechniqueand

6、thecostofthepretreatmentmethodsofcornstrawishighincurrentfermentationtechnology.Thereisalmostnosystematicresearchforanaerobicfermentation,whichbassonthecharacteristicofnorthernclimate.It'spracticallysignificanttochoseanecessarypreprocessingandaoptimalconditionsforanaerobicfermentation.Useself-desi

7、gnedbiogasfermentationdevice,selectthecornstrawandpigmanureoffermentationrawmaterialtostudy.Inordertostudydifferentcornstalk,temperature,thequalityratiobetweenpigmanureandcornstalk,feedratioimpactsonthefermentati