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水葫芦是危害生态安全的水生植物。为了解决水葫芦的危害,本文根据水压式沼气发酵池的工作原理,设计出小型密闭水压式沼气发酵系统,对新鲜水葫芦进行批量发酵制沼气实验,考察不同进料条件对发酵的影响,为其高效利用提供依据。
对实验所用的水葫芦原料进行测定,包括原料的元素分析、主要成分分析、热值测定,为水葫芦制沼气实验研究提供必要的数据基础。
通过空白实验和加料平行对比实验来考察发酵系统的可靠性。实验结果表明,发酵产气过程表现出良好的稳定性和可重复性,符合沼气发酵的规律,发酵系统运行结果可靠。
考察原料破碎程度对发酵的影响。实验结果表明,原料破碎程度对发酵参数变化无太大影响。
考察发酵料液配比比例对发酵的影响。实验结果表明,发酵的产气速率与发酵浓度成正比,原料的产能潜力与发酵浓度成反比,发酵料液pH值的变化幅度与发酵浓度成正比。
考察发酵料液初始pH值对发酵的影响。实验结果表明,本实验条件下发酵料液的初始pH值对发酵无太大影响;发酵系统对碱有很强的缓冲能力,对酸的缓冲能力较弱;提高发酵料液的初始pH值有利于提高发酵初始阶段产品气体中的甲烷浓度。
考察进料碳氮比对发酵的影响。实验结果表明,本实验条件下提高进料碳氮比导致酸化严重不利于发酵的进行。
本实验中水葫芦厌氧发酵的产沼气潜力为30mL/g、412mL/gTS、507mL/gVS:产能潜力为0.7 kJ/g、9.8 kJ/gTS;水葫芦产能潜力的标准煤当量为0.024 g/g,产品气体的平均甲烷浓度约为60%,其气化效率为64.5%。
此外,本文还对全国和珠三角地区发展水葫芦制沼气事业的效益进行了分析,结果表明我国发展水葫芦制沼气事业可获得很高的经济和环境效益。