中温混合厌氧发酵产沼气影响条件分析及优化

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1、硕士学位论文中温混合厌氧发酵产沼气影响条件分析及优化ANALYSISANDOPTIMIZATIONOFTHEINFLUENCEOFMEDIUMTEMPERATUREMIXEDANAEEROBICFERMENTATIONOFBIOGASPRODUCTION段彦芳哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：Q030.97学校代码：10213国际图书分类号：579密级：公开硕士学位论文中温混合厌氧发酵产沼气影响条件分析及优化硕士研究生：段彦芳导师：宋金柱教授申请学位：理学学硕士学科：生物学所在单位：生命科学与

2、技术学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:Q939.97U.D.C:579DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANALYSISANDOPTIMIZATIONOFTHEINFLUENCEOFMEDIUMTEMPERATUREMIXEDANAEEROBICFERMENTATIONOFBIOGASPRODUCTIONCandidate：DuanYanfangSupervisor：Prof.SongJinzhuA

3、cademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：BiologyAffiliation：SchoolofLifeScienceandTechnologyDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士毕业论文摘要二十一世纪世界各国科技发展十分迅速，随着人口的增大，人们迫切寻求一种清洁能源来逐渐替代传统能源。生物质能源主要是

4、动植物通过其新陈代谢活动将太阳能转变为生物质能贮存在自己体内，最后可以转变为化学能被利用的一种清洁能源。沼气是目前应用最广泛的生物质能源。一般工业产甲烷分为高温和中温，高温条件下生产甲烷成本过高，所以本文主要研究中温条件下混合原料厌氧发酵产沼气的影响条件及优化。根据本实验室条件，设计发酵反应实验，探究C/N，发酵浓度，接种物比例及温度四个条件单因素对混合原料厌氧发酵产沼气的影响。随后进行响应面优化实验，优化发酵条件。本研究获得以下研究成果：C/N25:1~30:1是最适合进行混合原料沼气厌氧发酵的碳氮比

5、区间。最佳发酵C/N为30:1，这一碳氮比条件下累计产气量和甲烷产量是各实验组最高。没有搅拌装置的情况下，一般控制发酵浓度为TS8%~12%。在这一浓度区间，随着浓度升高累计产气量逐渐增大。TS浓度为12%时累计产气量及甲烷产量为各实验组最高。接种物比例对厌氧发酵四阶段具有重要影响，加大接种物比例可以缩短不产甲烷阶段的时间，并且提升产气速率及甲烷含量。在5%~20%接种物比例范围内，随着接种物比例增大，累计产气量及甲烷含量逐渐增大。接种物比例为20%时单位TS产甲烷量最大，产气量最大。中温条件一般为适合

6、沼气厌氧发酵进行的条件，在25~45°C范围内随着温度升高累计产气量呈逐渐增大趋势，甲烷含量呈逐渐增大趋势，VS降解率呈逐渐增大趋势。说明高温有利于混合原料厌氧发酵产沼气的进行。由本部分实验优化混合原料厌氧发酵产沼气生产条件，600mL发酵体系发酵浓度为TS12%的情况下，最佳生产条件为C/N28.4：1，接种物比例20%，发酵温度45°C。预测产甲烷1516mL，实际产甲烷1509mL。相对误差小于1%，表明优化结果具有合理性。关键词：生物质能；甲烷；混合原料；厌氧发酵；影响因素I哈尔滨工业大学理学硕

7、士毕业论文AbstractInthe21stcenturyworldscienceandtechnologydevelopmentisveryrapid,withtheincreaseofpopulation.Thereisanurgentsearchforacleanenergysourcetoreplaceconventionalenergy.Themainbiomassenergyisthatthebiomassenergyisstoredinthebiomassenergystoredinthe

8、biomassenergybyitsmetabolicactivity,andcanbetransformedintoacleanenergywhichcanbeusedforchemicalenergy.Biogasisthemostwidelyusedbiomassenergy.Generalindustrialmethaneintohightemperatureandthetemperature,highproductioncosto