基于超聲波的玉米秸稈厭氧發(fā)酵工藝優(yōu)化.pdf

1、我國有非常豐富的秸稈資源，通過厭氧消化將秸稈中的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為可再生的清潔能源，是秸稈能源化利用的有效手段之一。但是由于秸稈復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了厭氧消化時間長、效率低，所以一直無法在實際生產(chǎn)中大范圍推廣。超聲波具有能量集中、無污染等優(yōu)點，是一種高效的處理方法，本課題結(jié)合超聲波的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)以及空化效應(yīng)，對超聲波輔助玉米秸稈的厭氧發(fā)酵做了一系列研究，針對玉米秸稈發(fā)酵工藝的兩個過程，預(yù)處理過程和厭氧消化過程，分別加入超聲波作用，為超聲波在

2、秸稈厭氧消化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供了指導(dǎo)作用。
　　首先，在玉米秸稈厭氧發(fā)酵的預(yù)處理過程中，為了探明雙頻超聲預(yù)處理對玉米秸稈厭氧發(fā)酵的影響，在稀堿預(yù)處理的基礎(chǔ)上，聯(lián)合雙頻超聲波預(yù)處理玉米秸稈，并進行厭氧消化產(chǎn)氣實驗。比較了稀堿預(yù)處理、單頻超聲聯(lián)合稀堿預(yù)處理、雙頻超聲聯(lián)合稀堿預(yù)處理后的產(chǎn)氣性能。實驗結(jié)果表明，雙頻超聲波預(yù)處理可以顯著改善玉米秸稈的生物可降解性，提高消化效率。
　　其次，對超聲波作用于玉米秸稈厭氧發(fā)酵預(yù)處理過程的工

3、藝參數(shù)進行了優(yōu)化。在雙頻超聲波聯(lián)合稀堿預(yù)處理的基礎(chǔ)上，通過正交試驗設(shè)計和響應(yīng)曲面法對玉米秸稈厭氧消化進行了工藝參數(shù)優(yōu)化，得到最優(yōu)參數(shù)組合并進行了實驗驗證。針對兩種優(yōu)化方法存在的問題，將支持向量機與正交試驗設(shè)計相結(jié)合，建立了工藝優(yōu)化的預(yù)測模型，確定了玉米秸稈厭氧消化的最優(yōu)工藝參數(shù)組合并通過產(chǎn)氣實驗驗證。
　　最后，在玉米秸稈厭氧發(fā)酵的厭氧消化過程中，基于超聲波作用機理，將超聲波作用于厭氧消化過程中。通過改進常規(guī)的恒溫水浴裝置，將超聲