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寒冷地区沼气稳定生产技术研究开发

作　者: 朱彧
导　师: 张凤君；黄志永
学　校: 吉林大学
专　业: 环境工程
关键词: 沼气畜禽粪便寒冷地区增保温钢制发酵罐
分类号: S216.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国畜禽养殖业飞速发展。陆续出现了一大批万头养猪场,千头养牛场,十万以及几十万羽的养鸡场,满足了人民群众提高生活水平的需求。但这也造成了畜禽粪尿的污染问题日益严重,已成为农村环境环境污染的主要污染物。就水体污染而言,全国规模化养殖业COD的排放量,已经超过工业和生活污水COD的总和。此外,目前大量畜禽粪便简单的堆放、利用方式,还会造成大气、土壤污染,并释放大量温室气体。沼气技术被认为是解决畜禽粪便污染的最有效和最有前途的途径之一,近年来得到了快速发展。沼气工程不但可以解决畜禽粪便等养殖废物的污染问题,还可以通过沼气产品取得一定的经济效益。沼气工程所产生的产品,沼气、沼液和沼渣都具有很好的用途。沼气作为清洁能源,符合可持续发展的能源发展需要。尤其吉林省为贫能省,已探明的常规矿物质能源人均储量仅为全国平均值的13.2%。而我省作为农业大省和畜禽养殖快速发展区域,有充足的沼气生产原料。但由于地理气候原因,这项技术不能得到很好推广。沼气技术经过数十年的发展,在我国南方已经比较成熟并得到了广泛应用,当前中国正在运行的畜禽场沼气工程平均产气率达0.4m3/(m3·d)。作为一种厌氧生物技术,当其反应温度低于10℃时产气装置就不能正常运行。寒冷地区由于冬季寒冷漫长,沼气生产存在产气率低、综合效益差等问题。这种状况限制了沼气技术的发展。为此,在寒冷地区如何合理开发利用沼气是一个急待解决的问题。本课题的目标是开发一种在经济性和实用性上符合我国寒冷地区规模化养殖企业的沼气工艺设备,通过一定增保温措施,实现沼气生产在寒冷地区能够全年运行。我们做了广泛的调研,收集了大量资料,对现有的沼气发酵技术做了分析,进行方案设计,确定了生产工艺。该工艺在温度保障方面,应用了日光温室增保温、生物质能加热等设施。通过细致的计算,保证了增保温设计效果的实现。在反应器结构上,将以往水泥池改为钢质沼气发酵罐,并设计了利于高产气效率的结构。在长春市农安县小合隆镇建设了工程装置。反应器容积100m3。该沼气发酵系统试验运行一年,工作正常:增保温措施能够起到设计效果,冬季能够达到中温发酵温度(20～25℃),实现有效的沼气生产。通过实验确定最佳运行控制参数。平均产气率为0.90 m3/(m3·d),通过对沼渣、沼液检测,可证明该工艺对养殖粪便无害化和资源化处理效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景  9-11
    1.1.1 国内规模化畜禽养殖的环境问题情况  9-11
    1.1.2 吉林省规模化畜禽养殖的环境问题情况  11
  1.2 能源问题  11-12
  1.3 沼气能源环保技术  12-14
  1.4 国内外技术现状  14-16
    1.4.1 国外发展情况  14
    1.4.2 国内发展情况  14-15
    1.4.3 寒冷地区发展情况  15-16
  1.5 研究内容、意义  16-17
第2章工艺开发  17-25
  2.1 工艺目标  17
  2.2 发酵工艺设计  17-22
    2.2.1 发酵工艺选取  17-18
    2.2.2 沼气发酵工艺流程  18-21
    2.2.3 沼气发酵工艺控制条件  21-22
  2.3 发酵罐的设计  22-25
    2.3.1 设计原则  22-23
    2.3.2 结构设计  23
    2.3.3 参数设计  23-25
第3章沼气系统保温增温技术研究  25-31
  3.1 保温增温方案确定  25
  3.2 保温增温设计  25-31
    3.2.1 日光温室保温增温设计  25-29
    3.2.2 其它保温增温设施  29-31
第4章沼气系统运行性能试验  31-35
  4.1 测试最佳净产能温度  31-32
    4.1.1 试验材料  31
    4.1.2 试验条件  31
    4.1.3 试验方法  31
    4.1.4 试验结果  31-32
    4.1.5 结果分析  32
  4.2 测定不同干物质浓度下沼气系统运行状况  32-33
    4.2.1 试验材料  32
    4.2.2 试验条件  32-33
    4.2.3 试验方法  33
    4.2.4 试验过程  33
    4.2.5 结果分析  33
  4.3 对畜禽粪便的处理效果  33-35
第5章效益分析  35-37
第6章结论与建议  37-39
  6.1 结论  37-38
  6.2 今后工作建议  38-39
参考文献  39-41
致谢  41

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