利用太阳能的污泥高效厌氧消化技术研究

论文摘要

温度是厌氧消化中最主要的影响因素之一，是实现高效厌氧消化最重要的控制条件。然而目前的污泥厌氧消化通常需要大量额外供给能量对厌氧消化反应器进行加热才能有较好的效果。为了合理利用太阳能而不使用其他外加能源，使厌氧消化反应器在高效温度段下运行，本文对利用太阳能的高效厌氧消化技术进行了试验研究。基于温室和太阳能热水器不同的蓄热性能，本文首先设计了温室和太阳能热水器组合厌氧消化增温装置。然后研究了太阳能利用系统的控制方法，并编制了温度控制程序。利用清水进行模拟厌氧消化温度控制试验，为污泥厌氧消化试验提供稳定的温度，并优化利用太阳能的厌氧消化系统的控制条件。试验结果表明：通过合理分配利用太阳能，可使厌氧消化反应器温度在高效段附近运行，实现在春秋季控制反应器温度在32～36℃，夏季在44～53℃。说明太阳能系统对太阳能的吸收和分配利用状况较好，为进一步厌氧消化试验奠定了温度基础。在清水模拟温度控制试验可行的基础上，进行污泥中温厌氧消化试验。试验结果表明：当污泥TS负荷60g·L-1时，产气时间缩短了3天，峰值出现提前了6天；累积产气量提高了35％；甲烷累积产量提高了71％；多转化利用的太阳能12492 KJ，提高了24％。说明，由于太阳能的利用，大大提高了厌氧消化的效率和产气量。本文试验结果具有实际意义，可以作为进一步利用太阳能的厌氧消化的实际工程的可行性提供工艺设计上的参考（试验基础、太阳能吸收和分配利用的控制方法、厌氧消化的负荷率、水力停留时间等），为运行过程提供经验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 污泥产生与处理现状
• 1.2 厌氧消化技术概论
• 1.2.1 厌氧消化技术的特点
• 1.2.2 厌氧消化的反应机理
• 1.2.3 厌氧消化的影响因素
• 1.3 太阳能利用发展概况
• 1.3.1 太阳能在能源利用中的优势
• 1.3.2 太阳能利用形式
• 1.3.3 温室的研究概况
• 1.4 研究内容
• 第二章 实验设计及分析方法
• 2.1 材料和仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 清水模拟温度控制试验
• 2.3.2 污泥厌氧消化试验
• 2.4 实验参数的确定
• 2.4.1 温度控制程序的编制
• 2.4.2 高效厌氧消化温度的确定
• 2.4.3 接种污泥添加量的确定
• 2.4.4 原料负荷的确定
• 2.5 实验分析方法
• 2.5.1 温度的测定
• 2.5.2 原料和残料 TS和 VS的测量
• 2.5.3 生物气品质检测
• 2.6 实验运行与维护
• 第三章 温度控制方法研究
• 3.1 系统的性能要求及特点
• 3.1.1 性能要求
• 3.1.2 系统特点
• 3.2 温度监控系统的硬件组成
• 3.3 温度即时监控的软件设计
• 3.3.1 软件设计思想
• 3.3.2 程序流程
• 3.4 本章小结
• 第四章 清水模拟温度控制试验研究
• 4.1 温室蓄热效果及分析
• 4.1.1 温度时变化规律分析
• 4.1.2 温度日变化规律分析
• 4.2 温室与太阳能热水器组合增温效果及分析
• 4.2.1 温度时变化规律分析
• 4.2.2 温度日变化规律分析
• 4.3 太阳能利用状况分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 污泥中温厌氧消化试验研究
• 5.1 产气量与产气时间分析
• 5.1.1 日产气量分析
• 5.1.2 累计产气量分析
• 5.1.3 产气时间和单位产气量分析
• 5.2 生物气成分分析
• 5.3 TS和VS消化量分析
• 5.4 太阳能对厌氧消化的作用分析比较
• 5.4.1 生物气成分比较
• 5.4.2 太阳能对厌氧消化提高效果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 作者简介