高浓度物料沼气发酵过程传质特性分析及搅拌形式优化

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1、本人声明果。尽我所知表或撰写过的书而使用过的明确的说明并研究生躲卯湍帆沙／，年多月痧日关于论文使用授权的声明本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)论文作者签名：痧钓滞时间：加，厂年石月砂日导师虢呷时间：o“年b月＆文日中国农业科学院硕士学位论文评阅人、答辩委员会签名

2、表论文题目高浓度物料沼气发酵过程传质特性研究及搅拌形式优化论文作者杨浩专业环境工程研究方向厌氧消化技术指导教师邓良伟培养单位(研究所)农业部沼气所代静玉教授博导■南京农业大学环境工程＼硕(博)姓名职称单位专业签名．导师硕导口＼评硕导口阅人杨平教授博导■四川大学环境工程勉口辩硕导口馅嬲／主杨志荣教授四川大学微生物学博导■席硕导口，三撅硕导一中国科学院刘光烨研究员博导口成都生物研究所微生物学勿谬瑶张文学教授四川大学微生物学博导■答陈祥贵教授西华大学微生物学m函荽一硕导■博导口辩硕导■农业部沼气农村生物环胡启春研究员博导口科学研

3、究所境与能源工钟，乞0贝博导口科学研究所境与能源工埘委硕导一农业部沼气农村生物环施国中研究员硕导口杨平教授博导■四川大学环境工程-&--平会议记录(秘书)赵银瓶论文答辩时问地点农业部沼气科学研究所C座会议室，2011年6月17同摘要作为高浓度物料沼气发酵过程的重要操作单元，混合搅拌能够在可降解成良好的接触，并促使厌氧消化过程稳定进行。然而，到目前为止，混合搅不同几何构型反应器的厌氧消化过程的影响、搅拌所形成的流动型态研究以关系、不同搅拌形式之间的比较研究等问题尚未全部清楚，这使得在实际沼技术的应用缺乏足够的实验结论支撑。针

4、对上述问题，在国家科技支撑计划的支持下，本文对高浓度物料沼气发酵过程的传质特性以及搅拌形式优化作下：(1)搅拌对于改善厌氧消化过程、促进厌氧消化产沼气有积极作用：搅拌提高了所有构型反应器的池容产气率，且同时提高各个反应器的最大反应速率rmax，但搅拌并不能使不同构型反应器的主要产沼气部位的分布发生改变。(2)随着搅拌转速的逐步提高，顶部中心搅拌、斜搅拌、底部侧插搅拌三种搅拌形式的完全混合时间逐渐缩小，斜搅拌在转速70rpm时获得最短完全混合时间215s；顶部中心搅拌、斜搅拌、底部侧插搅拌的Morrill分散指数值为23．3

5、8、10．90和30．95，可以认为，顶部中心搅拌条件下完全混合式反应器拥有更高的体积效率。(3)斜搅拌在较低转速(40rpm)便能获得物料的离底悬浮，顶部中心搅拌的临界搅拌转速要高于斜搅拌，底部侧插搅拌在50rpm-130rpm时基本不能使物料完全离底悬浮。就混合效果而言，顶部中心搅拌和斜搅拌要优于底部侧插搅拌；与此同时，在顶层浮渣破除方面，斜搅拌和顶部中心搅拌显得更为有效。(4)相对于TS=8．0士O．2％和2．0士O．2％两个浓度而言，4．0士O．2％时物料料液的混合性能较好；且猪粪和牛粪料液的混合效果总体上优于鸡粪

6、。(5)搅拌能耗的增加能够在一定程度上促进反应器内不同层面间的物料的混合；斜搅拌和底‘部侧插搅拌单位体积的物料能耗要优于项部中心搅拌。关键词：沼气发酵，高浓度，搅拌，优化，传质特性AbstractAsanimportantunitoperationinhighsolidsbiogasfermentationprocess，mixingcouldimprovecontactbetweenthemicroorganismsandthebiodegradablewastes，andmaintainastabilizedanaer

7、obicdigestionprocess．However,asfarasnow,lackofsupportofenoughexperimentresultsholdbackapplicationofmixingtechnologyinbiogasengineeringforsomequestionsaboutmixinghadnotbeentotallyanswered：effectofmixing，especiallymechanicalstirring，onanaerobicdigestionprocessofbior

8、eactorswithdifferentD：Hratios，materialsflowregimewhenmixingandtherelationofflowregimeandmasstransfer,comparisonofdifferentmechanicalstirringforms．So，inv