关于发酵工程论文范文

为温室供能用沼气发酵方法及发酵系统摘要：介绍了一种能够为温室供能用的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置等依次经管道和阀门连接组成。发酵方法具体步骤包括生物酸化积肥装置的启动和原料的生物酸化储存，高效沼气发生装置的启动、沼气生产供应、休停和再启动等。该技术与传统沼气技术相比，具有一定的优势能够根据温室生产实际，及时把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到产酸积肥池中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气。发酵残渣根据生产需要分批取出用于温室有机肥。该技术实现了可以根据温室需求对沼气发酵灵活调节的要求。 关键词：沼气；温室；供能；可调控性 1．引言 温室是现代农业工程中重要的技术主题，温室的发展使传统露天农业转化为保护条件下的可控制农业[1]。目前国际上，温室已经广泛应用于花卉、蔬菜栽培[2]。温室栽培的最大优势是通过温室环境的控制，满足作物的最佳生活条件，抵抗自然灾害等，从而获取最大的生产效益。在温室管理中，温室冬季加温、补光和二氧化碳施肥是重要的环境调控措施[3]。这些调控过程都需要能源的消耗，目前的能源消耗以一次化石能源煤和二次能源柴油、电力[4]为主。这些能源的大量消耗一方面加重了全社会的能源供给负担，另一方面也大幅度提高产品的生产成本。受能源价格影响，许多温室不得不放弃温室的冬季加温、补光和二氧化碳施肥，这样不仅不能充分发挥温室的应有功能，甚至会造成温室管理的失败。 在温室管理中，每年会产生大量的种植业有机废弃物。目前，这些被随意堆放的废弃物，造成了严重的农业面源污染[3，4]。然而，这些有机废弃物本身富含大量有机质，是非常好的沼气生产原料。如果能用温室生产管理过程中产生的有机废弃物来生产沼气，从而替代煤、石油、电力等不可再生能源用于温室供能，不仅可以降低温室供能成本，同时废弃物中的营养物质又可以循环利用，减少废弃物排放，改善农业环境。但是，迄今为止没有沼气在温室供能领域应用的成功案例。 2．传统沼气技术与温室供能需求的背离沼气发酵技术可以分为两类，即传统沼气发酵技术和水溶性有机物高效沼气发酵技术[5, 6]。这两类技术应用于温室沼气供应都存在诸多技术难点。具体分析如下： 传统的沼气发酵技术，利用复杂性有机质发酵沼气，沼气产生具有非常大的周期性，往往开始投料时产气慢，中间产气旺盛，而且一旦沼气发酵系统启动，是否产沼气和产生多少沼气，要受原料特性和发酵规律的内在约束，很难调节。而温室用能表现在取暖、二氧化碳施肥等方面，这些能源需求往往受天气的控制，而天气又变化无常。因此，往往是要气时没有气，不要气时产气，如果满足需求将要建立庞大的储气装置，这在投资和占地上是不允许的。如果根据长期天气预报进行计划式投料，在理论上可行，但在实践上是难操作的。一方面，长期天气预报目前的准确性较差，另一方面，关于复杂有机质的产气规律不可能准确预测。同时，温室产生有机废弃物是分散在全年的各个时段，所产生的废弃物大多易腐烂，很难储存。因此传统的沼气技术基本不能适应温室供能需求。 水溶性有机物高效沼气发酵技术，利用可溶解的简单微生物进行沼气发酵，采用高效反应器可以实现较高的效率[7,8]。一是可溶性有机质非常容易反应，沼气的产生量在反应器负荷允许的范围内，基本决定于短期内的进料量，即进料多产气量大，进料少产气量小，停止进料短期即停止产气。二是成熟反应器中的沼气发酵厌氧微生物具有非常强的耐饥饿性，在长期不进料的情况下，反应器内的微生物能够长期耐受，而且再启动时可以迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的以上两点技术特征均符合温室需能波动性的要求。但是，如果单独为了温室供能需要而刻意外购水溶性有机物作为发酵原料生产沼气，不仅成本上与化石能源不具竞争优势，而且也达不到生物质废弃物资源就地利用、开展循环经济和环境建设的目的。因此，水溶性有机物高效沼气发酵技术也不适合温室供能需求。 3．技术内容本文提供一种可以根据温室生产实际，把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到发酵系统中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气，能够为温室提供可用的沼气发酵系统及发酵方法。其中，发酵系统由生物酸化积肥装置、 缓冲调节池、 高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置依次经管道和阀门连接组成。其结构如图1所示。其中，生物酸化积肥装置和缓冲池设置主控制阀，缓冲池与高效沼气发生装置之间设置泵， 高效沼气发生装置、出水沉淀池出水暂存池之间通过水的重力自流完成连接， 出水暂存池同时与缓冲调节池和生物酸化积肥装置相连， 中间依次设泵和配水器，高效沼气发生装置联接沼气缓存装置。为了保证沼气发酵能够满足温室供能需求，以上发酵系统按如下步骤管理第一、进行生物酸化积肥装置的启动和原料生物酸化储存，具体方法如下 （1）按相当于温室平均每天产生量的～倍质量收集温室种植业有机废弃物或其他种植业有机废弃物作为启动原料，对启动原料进行粉碎预处理；（2）向步骤(1)所得预处理原料中添加含N元素物质，混合，控制混合料碳氮比为(20：1)～(30：1)；（3）将步骤(2)所得混合料投入到初次使用的生物酸化积肥装置中，加入接种物进行接种，混合，得到发酵原料，接种物的加入量为启动原料干重的3%～5%；（4）向步骤(3)中生物酸化积肥装置中加水进行发酵，水的加入量为至少高于启动原料平面10cm，发酵温度控制在20～40℃；（5）经过4～5天发酵后，发酵液pH值降到6以下，即完成酸化积肥装置的启动；（6）按照步骤(1)～(2)的方法随时收集处理温室生产的有机废弃物，及时投入已经启动的生物酸化积肥装置中，不需接种，直接加水至原料平面以上10cm；（7）重复步骤(6)直至一个生物酸化积肥装置投满，重新启用另一个生物酸化积肥装置，重复操作步骤(1)～(6) ；第二、进行高效沼气发生装置启动，调控装置运行满足温室用能与沼气生产的协调，具体方法如下： （1）高效沼气发生装置启动：投入接种物进入高效沼气发生装置，用水或水与生物酸化积肥装置中抽出的酸液混合物加满沼气发生装置，静止3～5d，接种物加入量为3～10kgVSS/m3；从生物酸化积肥装置抽出有机酸液泵入缓冲调节池中，用出水暂存池中的系统出水或外来水调节，控制有机酸液的化学耗氧量（COD）浓度为2000～5000mg/L，作为沼气发酵料；按 COD/( m3·d)～2kg COD/( m3·d)的速率阶段式调整水力负荷，连续进料直到实现水力负荷为5kg COD/( m3·d)～10kg COD/( m3·d)，即完成沼气发生装置的启动，整个启动大约需50～80d。启动期间，温度控制为25～35℃。负荷调整的原则为，每次水力负荷调整运行稳定后，才开始进行下一阶段负荷的增加；沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后，流入出水暂存池，部分作为生物酸化积肥装置液体补加，部分用于缓冲调节池酸液的发酵料调节使用（2）沼气生产供应：根据温室生产实际预算沼气需求的时间和数量，按1kg COD产 ～沼气折算有机酸液的需求数量和时间，并按时按量从生物酸化积肥装置中抽机酸液进入缓冲调节池，按步骤（1）中所述方法调节成沼气发酵料；按5kgCOD/( m3·d)～30kg COD/(m3·d)水力负荷的流量，采用间歇或连续方式向已经启动好的沼气发生装置中进料进行沼气生产，产生的沼气进入沼气缓存装置备用；进料的流速控制、间歇或连续方式取决于每次沼气的需求量和沼气缓存装置的体积。沼气需求大、沼气缓存装置体积小时，采用大流量连续进料，反之，使用小流量间歇进料；当一个生物酸化积肥装置中的抽出物小于800～1000mg/L时，即该生物酸化积肥装置停止产酸，停止从该装置继续抽取发酵液。（3）沼气生产休停：对于启动好而温室不需要使用沼气，或者一个沼气使用周期结束，温室很久不使用沼气时，停止向高效沼气发生装置中继续进料，装置进入休停状态。休停期间，保持每10～30d补加一次发酵料，保证系统内微生物的营养需求。补加发酵料的调节方法同步骤（1）所述；补加发酵料的量为反应器体积1～3倍，补加速度为2～5kg COD/(m3·d)。（4）沼气生产休停后的再启动：对于步骤(3)中已经处于休停状态的高效沼气装置，再进入新的用气周期前必须进行再启动；再启动的方法是在新用气周期开始前3～10d，按照步骤(1)中所述方法调节发酵料，按 COD/(m3·d)～ kg COD/(m3·d)负荷向高效沼气装置进行适应性进料。

中国人提起日本菜的时候，想起的就是生鱼片、寿司之类的食物，可是实际上日本人并不会天天吃这样的食物。真正每天的饭食当中不可缺少的东西是味噌汤、泡菜，在东日本一带的地区不可缺少的还有由黄豆发酵而成的纳豆。可以说，真正的日本食文化就是发酵文化，而日本人的长寿，也和每天吃发酵食品息息相关。近年来，日本的科研人员经对发酵食品的长期研究及实验得知，它的真正魅力在于其有与药品媲美的奇特功效。故日本的保健医师们建议：现代人应该提醒自己每天摄取一种发酵食品，这样可以维持健康、促进长寿。食品发酵后热量会变低发酵食品是人类巧妙地利用有益微生物加工制造的一类食品，通过发酵使食品中原有的营养成分发生改变并产生独特的风味———简单来说，加入的微生物就像一台台小小的加工机，对食物的每个细胞挨个进行处理，增加一些有营养的物质、去除一些没营养的物质，顺便改变味道和质地。那发酵又有哪些好处呢？发酵时微生物分泌的酶能裂解细胞壁，提高营养素的利用程度。肉和奶等动物性食品，在发酵过程中可将原有的蛋白质进行分解，易于消化吸收。微生物还能合成一些B族维生素，特别是维生素B12，动物和植物自身都无法合成这一维生素，只有微生物能“生产”。发酵食品一般脂肪含量较低，因为发酵过程中要消耗碳水化合物的能量，是减肥人士的首选健康食品。在发酵过程中，微生物保留了原来食物中的一些活性成分，如多糖、膳食纤维、生物类黄酮等对机体有益的物质，还能分解某些对人体不利的因子，如豆类中的低聚糖、胀气因子等。微生物新陈代谢时产生的不少代谢产物，多数有调节机体生物功能的作用，能抑制体内有害物的产生。三类食品该多吃我们现在常吃的发酵食品主要分为谷物发酵制品、豆类发酵品、乳类发酵品。谷物制品主要有甜面酱及米醋等食品，它们当中富含苏氨酸等成分，它可以防止记忆力减退。另外，醋的主要成分是多种氨基酸及矿物质，它们也能达到降低血压、血糖及胆固醇之效果。豆类发酵制品包括豆瓣酱、酱油、豆豉、腐乳等。发酵的大豆含有丰富的抗血栓成分，它可以有效地溶解血液中的血栓等物，起到预防动脉硬化、降低血压之功效。豆类发酵之后，能参与维生素K合成，这样可使骨骼强壮，防止骨质疏松症的发生。酸牛奶、奶酪含有乳酸菌等成分，能抑制肠道腐败菌的生长，还含有可抑制体内合成胆固醇还原酶的活性物质，又能刺激机体免疫系统，调动机体的积极因素，有效地预防癌症。所以，经常食用酸牛奶，可以增加营养，防治动脉硬化、冠心病及癌症，降低胆固醇。利用乳酸菌来发酵的食品，其任何一种东西均可调整肠腔内菌群的平衡，增加肠蠕动，使大便保持通畅，预防大肠癌等的发生。此外，酸牛奶都能有效地控制血压的“上扬”，防止动脉发生硬化，保护心脏，大家不妨多青睐这些食物。一般来说，每日选择性食用1—2种发酵食品即可。但须注意的是，腐乳豆豉含盐较高，高血压和心脏病人应控制食量。

学习重点 一 了解综述的写法 二 学写综述 写作指导 综述是综合叙述的意思，即把经过分析的对象或材料的各个部分、各个属性综合成一个统一的整体，然后叙述出来。它需要有较强的抽象、概括和分类整理能力。从写作角度看，综述也是对众多材料进行综合整理的一种常见的写作形式，常用于人物介绍、会议记录整理、情况反映和活动汇报等。 写综述要注意以下三点： 第一，收集和辨析材料。要通过观察、实验、访谈、调查、阅读等方法，把有关资料收集在一起。收集时，注意资料的广度、深度和准确度。然后将可利用的材料排列辨析，分清轻重主次。 第二，安排好结构。要按照一定的顺序编排材料，注意材料分类的科学性和编排材料的条理性。 第三，语言表达要恰当。综述的目的是把事实和情况说清楚，因此，语言应简明、概括、平实，大段的描绘性的语言是不必要的。 从新闻文体的角度看，综述是述评性新闻的一种，是就若干新闻事实加以综合评述的新闻报道。常见的有综合消息(也称新闻综述)、动态消息、时事综述、读者来信综述等。这里以综合消息和读者来信综述为例加以说明。 综合消息是反映一个时期或某一活动、某一事件全面情况的新闻报道。常见的有两种综合方式：对诸多报道对象某一共同方面情况的横向综合；对某一报道对象某方面情况的发展过程的纵向综合。也有横向和纵向结合来写的。写作时，立足点要高，要通过对大量材料的归纳、综合，提炼出观点，注意突出特点，防止面面俱到。下面这篇综合消息，作者注意到了面的概括与典型事例相结合，从一个侧面反映了新时期电影事业发展的丰硕成果。 阐述了文献综述的目的与作用,给读者提供了一个如何撰写好文献综述的概念,框架以及步骤.指出了写作文献综述一般常犯的错误,并推荐介绍了文献综述的四个基本步骤:概述(归类),摘要,批判,建议. 文献综述在硕士,博士论文写作中占据着重要的地位,是论文中的一个重要章节.文献综述的好坏直接关系到论文的成功与否. 文献综述是文献综合评述的简称,指在全面搜集,阅读大量的有关研究文献的基础上,经过归纳整理,分析鉴别,对所研究的问题(学科,专题)在一定时期内已经取得的研究成果,存在问题以及新的发展趋势等进行系统,全面的叙述和评论."综"即收集"百家"之言,综合分析整理;"述"即结合作者的观点和实践经验对文献的观点,结论进行叙述和评论.其目的并不是将可能找到的文章列出,而是要在辨别相关资料的基础上,根据自己的论文来综合与评估这些资料.一个成功的文献综述,能够以其系统的分析评价和有根据的趋势预测,为新课题的确立提供强有力的支持和论证. 一,文献综述的作用与目的 文献综述要针对某个研究主题,就目前学术界的成果加以探究.文献综述旨在整合此研究主题的特定领域中已经被思考过与研究过的信息,并将此议题上的权威学者所作的努力进行系统地展现,归纳和评述.在决定论文研究题目之前,通常必须关注的几个问题是:研究所属的领域或者其他领域,对这个问题已经知道多少;已完成的研究有哪些;以往的建议与对策是否成功;有没有建议新的研究方向和议题.简而言之,文献综述是一切合理研究的基础. 大多数研究生并不考虑这些问题,就直接进行文献探讨,将在短时间内找到的现有文献做简略引述或归类,也不作批判.甚至与论文研究的可行性,必要性也无关. 其实回顾的目的就是想看看什么是探索性研究,所以必须主动积极地扩大研究文献的来源.也只有这样,才可能增加研究的假设与变量,以改进研究的设计. 文献综述至少可达到的基本目的有:让读者熟悉现有研究主题领域中有关研究的进展与困境;提供后续研究者的思考:未来研究是否可以找出更有意义与更显著的结果;对各种理论的立场说明,可以提出不同的概念架构;作为新假设提出与研究理念的基础,对某现象和行为进行可能的解释;识别概念间的前提假设,理解并学习他人如何界定与衡量关键概念;改进与批判现有研究的不足,推出另类研究,发掘新的研究方法与途径,验证其他相关研究. 总之,研究文献不仅可帮助确认研究主题,也可找出对研究的问题的不同见解.发表过的研究报告和学术论文就是重要的问题来源,对论文的回顾会提供宝贵的资料以及研究可行性的范例. 二,文献综述中常见的问题 文献综述可以帮助新研究者在现有知识的基础上不断创新,所以撰写此章节时,要向读者交代论文不同于先前研究之所在.它是一个新的有关此类研究主题方面的重要的学术研究.但是研究生在撰写文献综述过程中易犯以下四种错误: 1. 大量罗列堆砌文章 误认为文献综述的目的是显示对其他相关研究的了解程度,结果导致很多文献综述不是以所研究的问题为中心来展开,而变成了读书心得清单. 2. 轻易放弃研究批判的权利 我国高等院校多以本校学生考本校研究生者居多,因而往往出现大量引用自己导师的研究成果而不注意其他同行的研究成果的现象,学生担心学位论文答辩通不过,所以难得见到学生批判导师已有研究的不足;遇到名校名师,学生更易放弃自己批判的权利.由于大量引用他人的著作,每段话均以谁说起始,结果使自己的论文成为他人研究有效与否的验证报告,无法说服读者相信自己的论文有重要贡献. 3. 回避和放弃研究冲突另辟蹊径 对有较多学术争议研究主题,或发现现有的研究结论互相矛盾时,有些研究生的论文就回避矛盾,进行一个自认为是创新的研究.其实将这些冲突全部放弃,就意味着放弃一大堆有价值的资料,并且这个所谓的创新,因为不跟任何现有的研究相关与比较,没有引用价值,会被后人所放弃.遇到不协调或者互相矛盾的研究发现,尽管要花费更多的时间来处理,但是不要避重就轻,甚至主动放弃.其实这些不协调或者冲突是很有价值的,应多加利用.将现有文献的冲突与矛盾加以整合是必要的,新研究比旧研究具有更好,更强的解释力,原因之一是新的研究会将过去的所得做一番整合与改善. 4. 选择性地探讨文献 有些研究生不是系统化鼗毓讼钟械难芯课南?找适合研究的问题或可预测的假设,却宣称某种研究缺乏文献,从而自认他们的研究是探索性研究.如果有选择性地探讨现有文献,则文献综述就变成了研究生主观愿望的反映,成了一种机会性的回顾. 因此一定要进行系统的,全面的文献综述,以严谨的科学设计来寻找,评估以及整合科学研究的证据,确保文献综述完整不偏.要端正学风,勇于探索和不回避冲突.分析冲突的原因,方法与结论,可以为未来的研究及论文奠定成功的基础,使论文的研究结果对后续研究有应用价值和理论意义. 三,综述的基本方法与步骤 文献综述不仅仅是对一系列无联系内容的概括,而且是对以前的相关研究的思路的综合.文献综述的基本步骤为: 1. 文献综述的第一步:概括归纳 收集文献的方法主要有两种:一是通过各种检索工具,如文献索引,文摘杂志检索,也可利用光盘或网络进行检索;二是从综述性文章,专著,教科书等的参考文献中,摘录出有关的文献目录. 选择文献时,应由近及远,因为最新研究常常包括以前研究的参考资料,并且可以使人更快地了解知识和认识的现状.首先要阅读文献资料的摘要和总结,以确定它与要做的研究有没有关系,决定是否需要将它包括在文献综述中.其次要根据有关的科学理论和研究的需要,对已经搜集到的文献资料做进一步的筛选,详细,系统地记下所评论的各个文献中研究的问题,目标,方法,结果和结论,及其存在的问题,观点的不足与尚未提出的问题.将相关的,类似的内容,分别归类;对结论不一致的文献,要对比分析,按一定的评价原则,做出是非的判断.同时,对每一项资料的来源要注明完整的出处,不要忽略记录参考文献的次要信息,如出版时间,页码和出版单位所在城市等. 对要评论的文献先进行概括(不是重复),然后进行分析,比较和对照,目的不是为了对以前的研究进行详细解释,而是确保读者能够领会与本研究相关的以前研究的主要方面.个别地和集中地对以前研究的优点,不足和贡献进行分析和评论,这在文献综述中是非常重要的. 2. 文献综述的第二步:摘要 不同的学科对引用摘要的要求与期望不同[1].虽然文献综述并不仅仅是摘要,但研究结果的概念化与有组织的整合是必要的.其做法包括:将资料组织起来,并连到论文或研究的问题上;整合回顾的结果,摘出已知与未知的部分;理清文献中的正反争论;提出进一步要研究的问题. 3. 文献综述的第三步:批判 文献综述是否有价值,不仅要看其中的新信息与知识的多少,还要看自己对文献作者及编辑者的观点与看法如何. 阅读文献时,要避免外界的影响甚至干扰,客观地叙述和比较国内外各相关学术流派的观点,方法,特点和取得的成效,评价其优点与不足.要根据研究的需求来做批判,注意不要给人以吹毛求疵之感. 一个具有批判性的评论,必须要有精确性,自我解释性和告知性.批判的程度,主要在测试研究生评鉴技巧:是否能分析出文章的中心概念与所提出的论据,做出摘要,并提出简要评估. 文献综述的第三步是在形式上批判其是否符合一些基本写作的标准,即判定其是否为一篇好文章还要看文献中引用的文章与评论的标准.有的台湾学者将其归纳为:代表性,显著性,相关性,适时性和简捷性.

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