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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
酒糟和果渣厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
研究采用果渣和酒糟為原料，具有原料來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，理論上完全能夠作為厭氧發(fā)酵的原料；將企業(yè)的廢棄物厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化為生物氣，既可解決果渣和酒糟所帶來(lái)的污染問(wèn)題，又能生產(chǎn)可再生清潔能源；且產(chǎn)生的沼渣呈固態(tài)，可直接作為有機(jī)肥料使用，幾乎沒(méi)有沼液的排放，是一個(gè)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的清潔生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)果渣、酒糟來(lái)講是對(duì)它們的可利用價(jià)值的新的探索，有望發(fā)掘它們新的利用途徑。
詳細(xì)介紹：
生物質(zhì)能在全世界每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)約1700億t，其能量相當(dāng)于世界主要燃料貢獻(xiàn)的10倍，而作為能源的利用量還不到總量的1%。再生能源供應(yīng)是必然趨勢(shì)。許多國(guó)家將生物質(zhì)能擺到重要位置,制訂了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃。沼氣發(fā)酵工程可以將有機(jī)質(zhì)在厭氧微生物的作用下產(chǎn)生一種可替代化石能源的清潔能源——沼氣,在美國(guó)、希臘、瑞典以及一些發(fā)展中國(guó)家都開(kāi)始對(duì)秸稈作為沼氣原料生產(chǎn)生物質(zhì)能進(jìn)行了大量研究。美國(guó)就沒(méi)有戶(hù)用的小型沼氣池，況且大型的以處理養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便的沼氣系統(tǒng)也很少，2002年有40個(gè)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)在使用中，主要用于發(fā)電和供暖，同時(shí)也消除臭味，直接燃燒氣體以減少甲烷的排放。俄羅斯主要發(fā)展工廠化生產(chǎn)的小型高效沼氣發(fā)酵裝置，以組裝成不同大小規(guī)模的裝置來(lái)處理農(nóng)場(chǎng)的畜禽糞便，以獲得沼氣、熱能和電能。德國(guó)也對(duì)生物質(zhì)能源的研究非常重視，也發(fā)展農(nóng)村戶(hù)用的小型沼氣池和大型的沼氣設(shè)備，主要用于發(fā)電，同時(shí)建造沼氣池的材料上也從混凝土到鋼材的應(yīng)用。尼泊爾的沼氣是1955年引進(jìn)的，其發(fā)展應(yīng)用極為迅速。印度的沼氣發(fā)展也是由來(lái)已久，與我國(guó)的農(nóng)村戶(hù)用沼氣的發(fā)展和應(yīng)用非常類(lèi)似。其主要的目的是滿足農(nóng)村地區(qū)家庭和社區(qū)對(duì)能源的需求，發(fā)酵原料以牛糞為主，產(chǎn)生的沼氣以炊事為主，發(fā)酵殘留物作為有機(jī)肥料?？梢钥闯?，各國(guó)對(duì)沼氣系統(tǒng)的不可替代的功能都非常重視，并因地制宜的發(fā)展本國(guó)的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。據(jù)測(cè)算，中國(guó)理論生物質(zhì)能資源為50億t左右標(biāo)準(zhǔn)煤，是目前中國(guó)總能耗的4倍左右。按目前的沼氣技術(shù)水平能轉(zhuǎn)化成沼氣3111.5億m3，戶(hù)均達(dá)1275.2 m3。 我國(guó)是世界上水果的主產(chǎn)國(guó)之一，每年水果產(chǎn)量達(dá)2 400萬(wàn)t，其中約38％的被用來(lái)深加工。隨著水果種植業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展，果渣產(chǎn)量日益增加。我國(guó)白酒常年產(chǎn)量約為500萬(wàn)噸，隨之而來(lái)的副產(chǎn)品酒糟的年產(chǎn)量約為1500萬(wàn)噸，這是一個(gè)不小的數(shù)字。因而充分而有效的對(duì)酒糟加以綜合利用，既可以減輕環(huán)境污染，又可以節(jié)約糧食、降低成本。綜合來(lái)看，由于鮮果渣和酒糟粗纖維含量、糖類(lèi)等含量高，因此可以作為厭氧發(fā)酵的原料來(lái)制取沼氣具有得天獨(dú)厚的條件。 將企業(yè)的廢棄物厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化為生物氣，既可解決果渣和酒糟所帶來(lái)的污染問(wèn)題，又能生產(chǎn)可再生清潔能源；且產(chǎn)生的沼渣呈固態(tài)，可直接作為有機(jī)肥料使用，幾乎沒(méi)有沼液的排放，是一個(gè)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的清潔生產(chǎn)過(guò)程。如何解決企業(yè)廢棄物的變“廢”為“寶”，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、凈化周?chē)沫h(huán)境具有重大意義，其合理、高效、經(jīng)濟(jì)、高值的處理工藝研究是一項(xiàng)急需解決的重要問(wèn)題。 目前對(duì)于果渣、酒糟的大部分研究都是產(chǎn)氫氣的研究，對(duì)于產(chǎn)沼氣的研究較少，本實(shí)驗(yàn)原料的采用對(duì)于沼氣發(fā)酵來(lái)講是新的研究材料，對(duì)果渣、酒糟來(lái)講是對(duì)它們的可利用價(jià)值的新的探索，有望發(fā)掘它們新的利用途徑。

作品圖片

  • 酒糟和果渣厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性研究
  • 酒糟和果渣厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性研究

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

利用各種廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，生產(chǎn)清潔能源正受到人們的廣泛關(guān)注。研究所用原料（果渣和酒糟）的粗纖維含量、糖類(lèi)含量高，在厭氧發(fā)酵制取沼氣方面具有得天獨(dú)厚的潛力。我國(guó)每年用來(lái)深加工的水果達(dá)912萬(wàn)t，果渣產(chǎn)量日益增加。我國(guó)白酒年產(chǎn)生的副產(chǎn)品酒糟的產(chǎn)量約為1500萬(wàn)噸。對(duì)這些廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，既減少了對(duì)環(huán)境的污染，又促進(jìn)了企業(yè)增值，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的再利用和再循環(huán)，同時(shí)產(chǎn)生清潔能源、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

研究采用果渣和酒糟為原料，具有原料來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，理論上完全能夠作為厭氧發(fā)酵的原料；利用陜西省循環(huán)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心的厭氧發(fā)酵研究平臺(tái)，完全能夠滿足各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定所需的實(shí)驗(yàn)儀器條件和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累；目前對(duì)于果渣、酒糟的大部分研究都是產(chǎn)氫氣的研究，對(duì)于產(chǎn)沼氣的研究較少，本實(shí)驗(yàn)原料的采用對(duì)于沼氣發(fā)酵來(lái)講是新的研究材料，對(duì)果渣、酒糟來(lái)講是對(duì)它們的可利用價(jià)值的新的探索，有望發(fā)掘它們新的利用途徑。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本項(xiàng)目選用前人未曾采用的果渣、酒糟作為厭氧發(fā)酵的試驗(yàn)材料制取沼氣，并初步得出了厭氧發(fā)酵的最佳溫度參數(shù)，對(duì)于進(jìn)一步研究確定發(fā)酵濃度、混合原料的配比及添加劑的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

學(xué)術(shù)論文摘要

酒糟和果渣的優(yōu)化處理是實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用的基礎(chǔ)。【目的】本試驗(yàn)旨在探求酒糟和果渣厭氧發(fā)酵特性，以期解決酒糟、果渣的清潔處理及再利用問(wèn)題?！痉椒ā勘驹囼?yàn)采用自行研究設(shè)計(jì)的可控性恒溫厭氧發(fā)酵裝置，分別以工廠產(chǎn)生的果渣和酒糟為原料，常溫厭氧發(fā)酵池的底物為接種物，在25～45℃溫度范圍內(nèi)，每5℃設(shè)一個(gè)溫度梯度進(jìn)行試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)底物濃度為15%?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明：兩種原料在所設(shè)溫度范圍內(nèi)均能夠發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，但二者累積產(chǎn)氣量峰值出現(xiàn)的溫度梯度不同，酒糟在30℃時(shí)累積產(chǎn)氣量最大，為10122.4ml,25℃時(shí)的累計(jì)產(chǎn)氣量次之；果渣在35℃時(shí)累積產(chǎn)氣量最大，為11113.3ml，40℃時(shí)的累計(jì)產(chǎn)氣量次之?！窘Y(jié)論】可見(jiàn)用酒糟厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣以25-30℃為佳，而果渣以35-40℃為佳。

獲獎(jiǎng)情況

①邢穎,李菽琳,石艷,任廣鑫.酒糟和果渣的干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性研究[J].中國(guó)科技論文在線, 2010-11-26 (論文編號(hào)201011666). ②邢穎,李菽琳,石艷,任廣鑫.酒糟和果渣厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣特性研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,25(12)：(待刊). ③獲西北農(nóng)林科技大學(xué)第五節(jié)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

研究結(jié)論對(duì)于指導(dǎo)蘋(píng)果果渣和酒糟等加工廢棄物的資源化利用提供了新的思路和參考依據(jù)，具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性，技術(shù)水平在同行中領(lǐng)先。適用于建廠的輔助建設(shè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)改造，具有實(shí)施清潔生產(chǎn)、低碳經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] Luo Z．Wood energy in China[J]．Wood Energy News，1998，13(3)：3-19． [2] 陳小華，朱洪光．農(nóng)作物秸稈產(chǎn)沼氣研究進(jìn)展與展望[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23(3)：279-283． [3] 孫振鈞．中國(guó)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)及發(fā)展取向[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(5)：l-5． [4] 張光明.城市垃圾厭氧消化產(chǎn)酸階段研究[J]重慶環(huán)境科學(xué)，1988,20（1）：35-37. [5] Zhang Ruihong，Zhang Zhiqin．Biogasification of rice straw with all an aerobic-phased solids digester system[J]．Bioresearch Technology，1999，68：235-245． [6] 何榮玉，劉曉風(fēng)．沼氣發(fā)酵外源添加物的研究進(jìn)展[J]．中國(guó)沼氣，2007，25(5)：8-10．

同類(lèi)課題研究水平概述

沼氣發(fā)酵工程可以將有機(jī)質(zhì)在厭氧微生物的作用下產(chǎn)生一種可替代化石能源的清潔能源——沼氣,在美國(guó)、希臘、瑞典以及一些發(fā)展中國(guó)家都開(kāi)始對(duì)秸稈作為沼氣原料生產(chǎn)生物質(zhì)能進(jìn)行了大量研究。俄羅斯主要發(fā)展工廠化生產(chǎn)的小型高效沼氣發(fā)酵裝置，以組裝成不同大小規(guī)模的裝置來(lái)處理農(nóng)場(chǎng)的畜禽糞便，以獲得沼氣、熱能和電能。德國(guó)也對(duì)生物質(zhì)能源的研究非常重視，也發(fā)展農(nóng)村戶(hù)用的小型沼氣池和大型的沼氣設(shè)備，主要用于發(fā)電，同時(shí)建造沼氣池的材料上也從混凝土到鋼材的應(yīng)用。由于鮮果渣和酒糟粗纖維含量、糖類(lèi)等含量高，因此可以作為厭氧發(fā)酵的原料來(lái)制取沼氣具有得天獨(dú)厚的條件。目前對(duì)于果渣、酒糟的大部分研究都是產(chǎn)氫氣的研究，對(duì)于產(chǎn)沼氣的研究較少，本實(shí)驗(yàn)原料的采用對(duì)于沼氣發(fā)酵來(lái)講是新的研究材料，對(duì)果渣、酒糟來(lái)講是對(duì)它們的可利用價(jià)值的新的探索，有望發(fā)掘它們新的利用途徑。
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