| 禽粪与麦秸协同厌氧发酵体系的需求导向产沼气性能及模型预测 |
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| 引用本文： | 刘轶鋆,黄晶晶,黄涛,胡晨晖,张诗华,王诗生,刘玲,盛广宏. 禽粪与麦秸协同厌氧发酵体系的需求导向产沼气性能及模型预测[J]. 科学技术与工程, 2022, 22(32): 14527-14536 |
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| 作者姓名： | 刘轶鋆 黄晶晶 黄涛 胡晨晖 张诗华 王诗生 刘玲 盛广宏 |
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| 作者单位： | 安徽工业大学 能源与环境学院;斯图加特大学;西南交通大学 地球科学与环境工程学院;安徽工业大学 建筑与工程学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（21808003）；四川省科技计划项目（国际合作计划）（2019YFH0058）；安徽省自然科学基金（2008085ME176） |
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| 摘 要： | ![]()
通过改变传统的连续型沼气生产转向需求导向的灵活产气可以实现平抑风光等间歇式新能源的波动，从而维持新能源体系的稳定。然而作为典型农业废弃物的禽粪与麦秸，其作为发酵底物时是否可以通过进料管理方式实现按需产沼气未见研究。为此，本文模拟按需产气的投料模式，研究了不同投料负荷、频次与投料间隔时间等条件下，沼气产气速率与产气量等的响应关系，基于此构建沼气产气响应的预测模型。结果表明：低进料有机负荷（1.5 kg?VS?m-3?d-1）、2次/d频率、10 h时间间隔情景下发酵系统不存在明显的沼气延滞期，沼气产气响应速率较高，并且pH、FOS/TAC、VS/TS、NH3-N等参数波动均处于合理区间。进料负荷增大至3 kg?VS?m-3?d-1时，产气延滞期增大，但是体系在10 h时间间隔下发酵稳定性参数波动不大，此时系统仍可正常运行。进一步增加进料负荷至6 kg?VS?m-3?d-1时，沼气中甲烷含量跌至30%左右，产气响应明显变慢，说明该情景已不利于后续沼气的利用，此时限速步骤是高进料负荷时麦秸与禽粪底物中木质纤维素的水解反应。基于实验结果，构建了修正的Gompertz-BP神经网络混合模型以预测沼气产出的响应，并验证了其预测的准确性。研究结果表明，禽粪与麦秸作为底物进行协同厌氧发酵，在低进料负荷时辅以适当的控制手段可以实现按需产沼气。
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| 关 键 词： | 需求导向；麦秸；畜禽粪便；协同发酵；按需产气 |
| 收稿时间： | 2022-01-17 |
| 修稿时间： | 2022-08-06 |
Study on the Demand-oriented Biogas Production Characteristics and Model Prediction by Co-digestion of Livestock Manure and Wheat Straw |
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| Liu Yiyun,Huang Jingjing,Huang Tao,Hu Chenhui,Zhang Shihu,Wang Shisheng,Liu Ling,Sheng Guanghong. Study on the Demand-oriented Biogas Production Characteristics and Model Prediction by Co-digestion of Livestock Manure and Wheat Straw[J]. Science Technology and Engineering, 2022, 22(32): 14527-14536 |
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| Authors: | Liu Yiyun Huang Jingjing Huang Tao Hu Chenhui Zhang Shihu Wang Shisheng Liu Ling Sheng Guanghong |
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| Affiliation: | School of energy and environment,Anhui University of Technology;University of Stuttgart,Stuttgart ,Germany;Faculty of Geosciences and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University |
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| Abstract: | ![]()
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| Keywords: | Demand oriented Wheat straw Livestock manure Co-digestion Flexible biogas production |
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