沼气工程厌氧反应器一种多功能装置的开发及其效果的研究

【摘要】： 沼气工程的构建,是为了解决规模化畜禽养殖场产生的大量粪污,科学合理的利用粪污资源,解决周边环境污染与能源短缺等问题的有效方法。沼气厌氧发酵装置是整个工程的核心。静态发酵的沼气池运行一段时间后,发酵料液因原料比重问题,自然沉降出现分层,严重影响沼气池的正常产气,降低了畜禽粪污处理的效率与效益。我们在总结现有厌氧发酵池缺少有效的搅拌、布料、接种等装置的基础上,设计开发并安装了沼气工程厌氧反应器一种多功能装置。 多功能装置本体为‘人’字形砖混毛墙结构,砖混毛墙上部两边墙体上设置有接种管,接种管管体伸出墙体内外,装置本体内部下方为沼气微生物富集增殖床,装置本体外部前端设有与防静电罗茨鼓风机连接的气体强制搅拌主管道,气体强制搅拌主管道与设置于装置本体上的气动搅拌喷头连通。 本装置集气动搅拌与生物集气自动搅拌为一体,具有折流、布料、固菌、接种、气动搅拌、破壳等功能。‘人’字形两边墙体对刚进入沼气池内的料液起摩擦降低料液流速的作用,料液沿水平方向顺装置多方位立体折流、布料进入包埋管网,淌入沼气微生物富集增殖床,与沼气微生物菌种充分接触,接种后自上而下、自内而外折流、布料。气体经过防静电罗茨鼓风机循环加压后,产生强大气流,池内下部沉淀层被吹起,沼液随气流泡沫上下翻腾,将上部浮渣层击碎,使料液均衡的悬浮在沼气池内。 为了验证多功能装置的科学性与实用性,本文进行了该装置的气动搅拌方法试验。测定沼气池的日产气量,以无气动搅拌沼气池的日产气量为对照,选出该装置气动搅拌方法的最优组合。采用两因素四水平试验,两因素为搅拌间隔时间与搅拌持续时间,四水平为12小时、24小时、36小时、48小时,6分钟、9分钟、12分钟、15分钟,共16次处理试验。试验结果表明: 1.搅拌间隔时间为24小时,搅拌持续时间为15分钟的组合,日产气量最高,相对于无气动搅拌沼气池的日产气量,增加了40.70%;搅拌间隔时间为24小时,搅拌持续时间为12分钟的组合,日产气量次之,相对于无气动搅拌沼气池的日产气量,增加了40.65%;搅拌间隔时间为48小时,搅拌持续时间为6分钟的组合,日产气量最低,相对于无气动搅拌沼气池的日产气量,增加了11.79%;遵循低成本、高效益原则得出,搅拌间隔时间为24小时,搅拌持续时间为12分钟的组合最优。 2.在搅拌间隔时间相同,搅拌持续时间不同的情况下,日产气量随着搅拌持续时间的延长而增加;在搅拌持续时间相同,搅拌间隔时间为12小时和24小时的情况下,随着间隔时间的延长,日产气量增加;在搅拌持续时间相同,搅拌间隔时间为24小时、36小时和48小时的情况下,随着间隔时间的延长,日产气量降低。 【关键词】：沼气工程 塞流式厌氧反应器 多功能装置 研发 产气效果
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文献综述11-29
• 1.1 我国开发生物质能的涵义11-13
• 1.1.1 生物质能的概念11-12
• 1.1.2 生物质资源的种类12
• 1.1.3 生物质资源的转化途径12-13
• 1.2 我国发展农村沼气的意义13-14
• 1.2.1 沼气的内涵13
• 1.2.2 发展农村沼气的效益13-14
• 1.3 国内外沼气研究现状分析14-18
• 1.3.1 国内开发利用情况14-17
• 1.3.2 国外开发利用情况17-18
• 1.4 沼气发酵的条件及对策研究18-21
• 1.4.1 发酵原料18-19
• 1.4.2 沼气微生物19
• 1.4.3 厌氧环境19
• 1.4.4 发酵温度19-20
• 1.4.5 发酵酸碱度20
• 1.4.6 发酵浓度20
• 1.4.7 持续的搅拌20-21
• 1.5 规模化畜禽养殖场沼气工程概况21-26
• 1.5.1 畜禽养殖场发展现状21-22
• 1.5.2 畜禽养殖场粪污处理模式22-24
• 1.5.3 畜禽养殖场沼气工程工艺24-25
• 1.5.4 畜禽养殖场沼气工程综合效益25-26
• 1.6 课题研究的意义、内容与方法26-29
• 1.6.1 选题依据与研究意义26-27
• 1.6.2 研究的思路与内容27
• 1.6.3 研究的方法与技术路线27-29
• 第二章 畜禽养殖场塞流式沼气工程及多功能装置构建29-37
• 2.1 河南乾元养牛场沼气工程建设概况29-30
• 2.1.1 项目建设背景29
• 2.1.2 项目建设基本情况29-30
• 2.2 河南乾元养牛场沼气工程规划设计与建设30-34
• 2.2.1 沼气工程总体规划30
• 2.2.2 沼气工程工艺设计30-33
• 2.2.3 沼气工程建设33-34
• 2.3 多功能装置的构建34-37
• 2.3.1 背景技术34-35
• 2.3.2 工艺设计35
• 2.3.3 原理及运行35-37
• 第三章 多功能装置产气效果的研究37-61
• 3.1 研究内容与方法37-38
• 3.1.1 试验对象与试验地点37
• 3.1.2 试验设计37-38
• 3.2 试验结果与分析38-58
• 3.3 试验小结58-61
• 第四章 结论与讨论61-63
• 4.1 结论61-62
• 4.1.1 多功能装置的优缺点61
• 4.1.2 多功能装置使用效果61-62
• 4.2 讨论62-63
• 参考文献63-67
• 附录67-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

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