泔脚厌氧发酵过程的理论计算及实验验证

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1、第28卷，总第162期2010年7月，第4期Vol.281Sum.No.162Jul.2010,No.4《节能技术》ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGY泪脚厌氧发酵过程的理论计算及实验验证田太阳，王平阳（上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240）摘要：为了考察淌脚厌氧消化过程的特点，建立了尿于微生物生长动力学和物料组分平衡方程的数学模型，并结合遗传算法对其进行数值求解。为了对理论模型进行验证，建立了厌氧发酵试验系统，结果表明理论解与实验值吻合校好。通过实验还考察了几种主要因素对厌血发酵过程的彩响规律，为厌氧发酵产沼气的实际应用

2、提供参考依据。关键词：淌脚;厌氧发酵;动力学模型；实验;pH值中图分类号:TK6文献标识码:A文章编号：1002-6339（2010）04-0314-05Multi-factorResearchandTheoriesAuthenticationHogwashAnaerobicFermentationTIANTai-yang.WANGPing-yang(SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240.China)Abstract:Inordertoinvesti

3、gatethecharacteristicofanaerobicdigestionprocessofhogwash,themathe・maticalmodelbasedonmicrobialgrowthkineticsandmaterialbalanceequationsofcomponentsisestab・Iishedandsolvedwithgeneticalgorithm.Inordertoverifythemodelfeshtheexperimentsystemofanaerobicfermentationwasbailt.Theresult

4、sshowthatthetheoryisgoodcoincidewiththeexperimentalvalues.Theexperimentalsostudiedseveralmainfactorsintheanaerobicfermentationprocess,forprovidingreferencetothepracticalapplicationofanaerobicfermentationofthebiogas.Keywords:hogwash；anaerobicfermentation;dynamicmodel；experiment；p

5、Hvalue0引盲nt脚即俗称的剩饭剩菜，随着我国人民生活水平的提高和餐饮业的发展，汹脚产量与日俱增，但汹脚有机含量高、燃值低，不易有效处理；高含水及其易腐的特性，对城市环境具有较大的环境影响；由于活脚存在严重的病毒污染，威胁城市的公共卫生安全;直接作为动物饲料的处置方式则易引发多种动收稿日期2010・04-18修订稱日期2010-06-07作者简介：田太阳（1985~），男，硬士研究生，研究方向为清洁能游。物瘟疫，同时存在形成污染链的危险[，_3）0可见，如能有效处理并充分利用油脚，不仅每年可节约0.28亿吨煤艮，创造320亿元的财富，还有重耍的社会意

6、义。处理泪脚的传统方法有焚烧、填埋和堆肥。但焚烧产生的烟气对大气会造成污染;填埋占地大，产生的可燃气体容易引发爆炸同时容易污染地下水,造成传染病等。堆肥工艺又需要大的厂房、生产周期民、成本高，同时堆肥产品普遍销路不好。厌氧消化能得到高品位沼气，消化后废物基本稳定可用作农肥和饲料、设备简单，运行成本低、适于处理高浓度有机废水和废物f4-7]o目前已有一些学者针对间歇式和连续式厌氧发酵过程建立了相应的动力学模型S9),但某些模型参数的确定还有待进一步研究。本文利用厌氧消化理论数学模型和遗传方法对间歇式厌魚消化幣个过程的pH值利产气址进行了模拟计算并与实验数据

7、进行对比，验证了数学模型的准确性和厌値消化过程的一般特性。1理论计算与数学模型求解根据Keshtkar.A,Ghaforian.H等⑻人所建立的厌氧消化过程的数学模型，用Fortran软件通过遗传算法中的Roulett岡盘选择法进行模拟计算,模拟整个反应过程，编辑了《有机垃圾单相厌氧发酵性能预测与优化系统》⑼，并用实验数据对数学模型的准确性进行了考察，此预测系统的主要优点是通过里面的数学模型和程序能够对不同条件下的反应过程进行模拟,不仅可以考察间歇式，也可以考察连续式厌氧消化过程，只要数学模型足够合理，便能通过理论计算预测产气量和整个反应过程，更便于搞清

8、不同厌氧消化过程的本质机理,Roulett圆盘选择法原理如图1。图1Roulet