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秸秆兼氧预处理--厌氧发酵产气特性研究及联合装置设计的开题报告
随着工业化和城市化的发展，作为农业废弃物的秸秆和秸秆堆积也随之增加。这不仅造成了土地资源的浪费，还产生了大量污染物，对环境造成了严重的影响，如温室气体排放和土壤酸化等。因此，秸秆的处理十分必要。其中，兼氧预处理和厌氧发酵产气成为了一种可行的处理方式，可以将秸秆转化为有用的资源。
本文旨在探讨秸秆兼氧预处理和厌氧发酵产气的特性，并设计一种联合装置，以提高秸秆处理效率和资源利用率。
一、秸秆兼氧预处理
1.1兼氧预处理的原理和优势
兼氧预处理是一种将秸秆和氧气混合在一起的处理方式。其原理是在预处理过程中利用氧化作用，将秸秆中的高分子有机物转化为易于生物降解的低分子有机物，然后将其用于厌氧发酵产气。
与传统的生物降解方式相比，兼氧预处理具有以下优势：
（1）缩短了厌氧发酵的反应时间，提高了发酵效率；
（2）减少了厌氧发酵过程产生的氧化物的危害；
（3）降低了厌氧发酵过程中的过程控制难度。
1.2兼氧预处理过程中的影响因素
在兼氧预处理过程中，有以下影响因素：
（1）混合比例：影响预处理后的有机物含量和可生物降解性；
（2）培养温度：影响有机物转化速度和影响兼氧预处理效果；
（3）培养时间：影响有机物的转化率；
（4）pH值：影响发酵微生物的增殖和发酵效率。
二、厌氧发酵产气特性研究
2.1厌氧发酵的原理和过程
厌氧发酵是将易于生物降解的有机物转化为甲烷和二氧化碳等气体的过程。其原理是在无氧状态下，由一种或多种厌氧微生物嫁接于发酵器内部固体或流体基质上，进行生物转化反应。
厌氧发酵过程中主要有两种类型的微生物：产乙酸菌和产甲烷菌。在发酵的前期，产乙酸菌将有机物转化为乙酸；在后期，产甲烷菌将乙酸转化为甲烷和二氧化碳等气体。
2.2厌氧发酵特性的影响因素
在厌氧发酵过程中，有以下影响因素：
（1）发酵物温度：影响厌氧微生物的活性和生长速率；
（2）发酵物pH值：影响发酵微生物的活性；
（3）厌氧微生物的菌群组成：影响发酵过程中微生物的代谢能力和转化效率。
三、联合装置设计
3.1设计思路
根据以上秸秆兼氧预处理和厌氧发酵的特性，我们可以设计一个联合装置，以提高秸秆处理效率和资源利用率。具体思路如下：
（1）设计一个兼氧厌氧混合反应器，将秸秆和氧气混合在一起进行兼氧预处理，然后将其转移到厌氧反应器进行厌氧发酵产气。
（2）厌氧反应器内设立产气管道，将产生的甲烷和二氧化碳等气体收集起来，进行进一步的利用。
3.2设计优势
相比单独使用兼氧预处理或厌氧发酵，联合装置具有以下优势：
（1）加速秸秆生物降解的过程，节省处理时间；
（2）提高资源利用率，减少污染物排放；
（3）在产气过程中收集到的甲烷可作为清洁能源，降低对化石能源的需求。
总之，秸秆兼氧预处理和厌氧发酵产气是一种可行的秸秆处理方式，而联合装置的设计也有望提高秸秆处理效率和资源利用率，对环境保护和可持续发展具有积极作用。