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段状秸秆沼气发酵装置设计及小型沼气工程经济评估

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摘要

1绪论

1.2厌氧消化基本原理

1.3厌氧消化条件

1.3.1发酵原料

1.3.2原料预处理

1.3.3碳氮比

1.3.4接种物及接种比例

1.3.5发酵温度

1.3.6酸碱度

1.3.7搅拌

1.4厌氧消化装置研究现状

1.4.1完全混合式厌氧反应器

1.4.2推流式厌氧反应器

1.4.3升流式固体厌氧反应器

1.4.4车库式干发酵装置

1.5本研究的目的、内容及技术路线

1.5.1研究目的

1.5.2研究内容

1.5.3技术路线

2设计思路与方案

2.1设计思路

2.2设计方案

2.2.1试验材料

2.2.2所需仪器和设备

2.2.3试验方案

2.2.4效益评估方案

2.3本章小结

3段状秸秆沼气发酵装置设计和运行试验

3.1段状秸秆沼气发酵装置高径比试验

3.1.1高径比对日产气量影响

3.1.2挥发性脂肪酸变化

3.1.3水稻秸秆组分变化

3.1.4累积甲烷产量

3.2段状秸秆沼气发酵装置连续回流运行试验

3.2.1 pH值和挥发酸的变化

3.2.2日产气量和CH4浓度变化

3.3段状秸秆沼气发酵装置批式发酵提升负荷试验

3.3.1日产气量变化

3.3.2 CH4浓度变化

3.4本章小结

4段状秸秆沼气工程经济效益评估

4.1沼气工程建设概况和成本及效益组成

4.1.1工程概况

4.1.2建设和运行成本

4.1.2收益组成

4.2经济效益分析

4.2.1内部分析

4.2.2外部比较分析

4.3环境生态效益

4.4本章小结

5结论与展望

5.2展望

参考文献

致谢

附图

作者简历

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摘要

为匹配传统的沼气发酵装置运行条件,秸秆作为沼气发酵原料在工程化运行中一般需经过粉碎预处理程序而使工程运行复杂,同时发酵产气不连续稳定。本文结合我国农业机械化发展现状,设计研究适合机械化收割获得的段状秸秆(粒径为30~50mm)为原料的沼气发酵装置,减少复杂的原料预处理程序,研究装置运行最佳回流比例和发酵负荷,以期实现段状秸秆在沼气发酵装置中简单运行、连续稳定产气,对装置的工程应用进行经济效益评估,为推动秸秆沼气工程的建设和发展提供一定依据。主要研究结果如下:
  (1)采用段状秸秆进行发酵,减少预处理工艺耗时耗能;多孔筛板将秸秆固定在发酵装置内,防止秸秆上浮结壳。同时采用沼液回流搅拌运行。设计小试装置进行批式发酵试验,高径比(H/D)为3∶1的装置比1∶1产气量提高了12.5%。考虑工程建设实际和H/D比对发酵装置产气影响,设计段状秸秆沼气发酵装置H/D为3∶1。
  (2)采用H/D为3∶1设计制作沼气发酵装置进行连续进出料运行试验,在发酵负荷为60g/L(以TS计),秸秆发酵周期为20d,每5d进出料条件下,连续运行90d,产气量、CH4浓度比较稳定,说明段状秸秆沼气发酵装置能实现产气稳定。且每天回流比例(回流沼液于装置容积比)为3∶10时沼液搅拌运行产气效果最好。
  (3)基于段状秸秆沼气发酵装置设计和运行参数,对建设100m3的小型秸秆沼气工程进行经济效益评估。从该工程财务净现值、益本比、内部收益率和投资回收期来看,该沼气发酵装置应用于秸秆沼气工程建设、运行具有经济可行性。

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