毕业论文课题相关文献综述

1.研究背景

随着科学技术的不断发展，人口的不断增多，各个国家对于能源的需求逐渐增大。煤炭，石油等化石燃料都是不可再生能源，在地球上的储量都是有限的。世界煤炭储量估计约为10万亿吨，据目前开采速度大约可以维持400年：世界石油总储量约3000亿吨，其中探明储量1240亿吨，以1989年的开采水平可维持40年，即使地球上总储量全部被开采，也维持不了七、八十年。世界天然气储量发展中国家和工业化国家各占一半，因为发展中国家生产力水平低，其储量和产量比为155年，而工业国家仅为39年[1]。同时，化石燃料 (产生二氧化碳，二氧化硫和氮氧化合物)造成的环境污染、温室效应和酸雨。我国作为一个农业大国，农作物秸秆产量大、分布广、种类多，特别是最近几年，我国农业连年丰收，秸秆产量逐年增多。据农业部统计调查，2010年全国秸秆产量约为7亿吨，其中玉米秸秆2.73亿吨。在我国很多地方，大部分玉米秸秆不能被有效利用，而是被农户用作燃料，或者直接在大田进行了焚烧处理。秸秆就地焚烧，不仅造成资源浪费，而且污染环境，影响交通安全，甚至引发火灾、交通事故等重大安全事故。因此，如何高效利用玉米秸秆成为一个迫在眉睫的课题，合理利用玉米秸秆，不仅能带动农民增收，而且符合新农村建设的要求，具有良好的社会效益、紧急效益、和环境效益。

2.秸秆厌氧发酵产沼气

农作物秸秆进行厌氧消化产气，是玉米秸秆在厌氧发酵条件下，通过多种沼气发酵微生物的相互作用，被分解利用转化为沼气，其中气体的主要成分是甲烷。研究表明，每千克秸秆干物质可产沼气0.45m[2]。据报道，鉴于石油工业给环境带来的危害以及能源危机的威胁，美国等西方发达国家纷纷利用农作物秸秆储存的能量，使之转化为新型的清洁燃料[3]。利用新技术将秸秆转化为清洁的能源，即可以缓解我国能源紧缺的现状，又解决了秸秆的出路问题，防止其焚烧后对环境的污染。利用厌氧发酵将其转化为甲烷就是其中有效的方法。

厌氧处理实际上是借助于不同微生物种群间的协同作用并通过水解→酸化(产酸及产乙酸)→产甲烷等一系列生物反应将有机无底物转化为无机物的过程(图1)。在此过程中，不仅各类型的微生物对环境条件的要求不同，而且他们通过对不同底物的利用而形成类似于生态系统中的食物链的营养关系，即微生态系统。因而，为使厌氧处理系统持续稳定的运行，需创造合适于不同微生物种群生长的环境条件，使反应过程中物质的转化及能量的流动顺利进行。因而，两相及多相厌氧反应器技术的研究已成为开发新型厌氧反应器技术的生态学基础[4]。

3.CSTR反应器

CSTR时常用的厌氧发酵反应器，有机废弃物进入反应器内，由搅拌装置进行搅拌，用过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解，将其中的有机物转化为沼气[5]。

相对于常规反应器，CSTR 以其独特的搅拌方式更具优势，主要表现在: ( 1) 可处理浓度较高的发酵原料，处理液TS 值介于8% ～ 12%; ( 2) 反应器内配

有搅拌装置，使发酵原料和微生物混合完全，提高产气率;( 3) 一次处理量大，停留时间长，产沼气量多; ( 4) 便于启动运行和管理，与新型的3 代反应器相比结构也更为简单，易于普及和推广[6]。