利用马铃薯薯渣生产车用燃气的实验研究与工艺设计

发酵瓶玻璃导管阀3阀2阀1量筒集气瓶集水瓶水浴锅图1实验装置图在我国北方大部分地区马铃薯加工主要提取淀粉，制作粉丝、粉条等，其产生大量的薯渣，目前国内生产厂家都将其随废水排放，由于渣量很大，而且渣里含有蛋白质、氨基酸、糖类等物质，很易被微生物所利用，腐败变质后产生恶臭，严重污染环境。

随着沼气厌氧原料越来越丰富，由于薯渣主要成分是残余淀粉和纤维素物质，含有足够产醇和酸的菌类所需的各种营养成分，故本文选用马铃薯薯渣作为沼气发酵的原料，进行车用燃气的制备。

1原料分析以马铃薯薯渣为主要原料，通过厌氧发酵实验，研究马铃薯薯渣厌氧发酵产气潜力，考察不同底物浓度和不同接种物对发酵产气潜力的影响。

因高温发酵和中温发酵在产气周期和产气率上区别较大，故本次实验主要研究单位原料的产气量。

1.1实验材料与设备1.1.1实验原料发酵原料为甘肃某项目提供的鲜马铃薯薯渣，接种物取自山东青岛某项目的沼渣沼液。

1.1.2实验装置实验采用的厌氧发酵装置见图1，利用排水集气法计量沼气产量。

每套装置由抽滤瓶、广口瓶和烧杯组成，其中发酵瓶为500mL 抽滤瓶，集气瓶为500mL 广口瓶，集水瓶为500mL 烧杯。

整个厌氧发酵装置放利用马铃薯薯渣生产车用燃气的实验研究与工艺设计辛静，徐吉磊（青岛天人环境股份有限公司，山东青岛266101）摘要：以马铃薯薯渣为原料，进行厌氧发酵实验研究，探讨其产甲烷的潜力，并进行生产车用燃气的工艺研究。

结果表明，马铃薯薯渣是一种良好的发酵原料，其中TS 17%，VS/TS 为95%，每吨VS 产沼气421m 3，每吨鲜料产气68m 3。

关键词:马铃薯薯渣；车用燃气；工艺文章编号：1005-4944（2012）04-0036-0636表1部分原料特性分析结果指标干马铃薯薯渣鲜马铃薯薯渣冲洗废水含水量/%188396.5总固体TS/%8217 3.5挥发性固体（VS/TS ）/%81.49545pH 值6.05.0分组实验样品编码体系物料总量/g接种物TS/%体系物料TS/%接种物加入量/g原料加入量/g备注对照组A1、A2500995000接种物方案一B1、B2500910350142体系物料TS 均为10%C1、C2500910250180D1、D2500910150219方案二E1、E25009625044.1接种物添加量相同均为250gF1、F250098250102.9表2实验编组一览表在水浴锅中保持35℃恒温进行。

定西富民生态农业科技有限公司中试实验室（报告第一期）马铃薯渣产气潜力试验报告负责人胡云斐参加人姓名孙文武胡云斐车俊起阎鸿梅委托单位甘肃富民生态农业科技有限公司总部试验地点定西富民生态农业科技有限公司中试实验室报告日期2012年5月25日目录1实验目的 (3)2实验材料与设备 (3)2.1实验原料 (3)2.2实验装置 (3)2.3中试工艺流程图 (4)2.4实验原理 (4)3 实验设计 (5)3.1原料物料特性的测定 (5)3.2厌氧发酵实验方案及试验数据整理 (5)3.3测定项目及方法 (6)4实验结果 (8)马铃薯渣产气潜力试验报告1实验目的以马铃薯渣为主要原料，通过厌氧发酵实验，研究马铃薯渣厌氧发酵产沼气潜力，本次实验阶段主要研究单位马铃薯渣原料的产气量，以及最佳的反应周期（也可以反应进料量）和进料浓度。

因实验条件和大项目投产运行条件存在一定差异，实验数据和项目投产数据会存在差异，仅供大项目参考使用。

2实验材料与设备2.1实验原料发酵原料为定西项目提供的鲜马铃薯渣，接种物为取自定西市临洮牛场大型沼气站的沼液。

2.2实验装置主体结构是钢制总容积为1m³CSTR厌氧发酵装置三个,罐体设有搅拌，进、出料口、溢流口，出气口，测温孔、pH计孔和采样孔，罐体底部用水泥和砖砌成基柱，外部用橡塑板和彩钢板构成的保温层。

三个反应罐配套恒温加热系统一套，调配及进料系统、电控系统、自控系统各一套。

采用原料有人工按比例投入，料液罐内自动溢流的投料和出料模式。

乙酸原料中不溶态大分子有机物 蛋白质 多糖 脂类发酵菌 氨基酸C 6H 12O 6甘油 脂肪酸Ⅱ类产物Ⅰ类产物 甲酸 甲醇 甲胺 丙酸 丁酸 乳酸乙醇等通过不同途径转化为CH ４、CO ２等水解阶段 酸化阶段 气化阶段酸化Ⅰ酸化Ⅱ不完全厌氧消化（酸发酵）2.3中试工艺流程图2.4实验原理马铃薯渣的主要有机成分是淀粉、纤维素，两者都是大分子多糖，在厌氧消化过程中通过水解作用最终转化为葡萄糖，进而通过微生物作用最终转化为沼气，反应流程如上图。

物料衡算一、产品原辅材料消耗—物料衡算根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、 包装材料的采购运输和仓储容量。

同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。

（一）原辅料用量及生产成本根据马铃薯中淀粉含量为17%-18%，淀粉在干物质中含量为83.47%。

本工艺淀粉提取率为95%，由此可计算出生产1吨淀粉所需原辅料。

根据用去的原料和所得的成品，即可算出原料消耗定额：6%95%5.1711=⨯⨯（t 原料/t 成品）表1 马铃薯淀粉生产成本估算 （1吨）名称 单价 用量 金额(元) 备注 马铃薯原料（吨） 600元/吨 6吨 3600元 淀粉用牛皮纸袋（只） 2.5元/只 40只 100元 饲料用编织袋（只） 1元/只 4只 4元（二）按工厂设计日产50吨淀粉进行每日物料衡算。

表2 日产50吨马铃薯淀粉物料计算项目指标每日产（耗）量 成品25kg 装优级品80% 25kg 装一级品20%50吨 40吨 10吨 马铃薯消耗量 25kg 装优级品80%4.8t/t 成品 300吨 240吨25kg 装一级品20% 1.6t/t 成品 60吨 包装袋耗用量淀粉用牛皮纸袋（只） 饲料用编织袋（只）25kg/袋 50kg/袋2000只 200只二、水、电、汽衡算（一）水衡算①原料处理及产品工艺用水马铃薯原料处理用水为自来水,其中马铃薯输送段耗水为0.5吨/t 马铃薯, 马铃薯清洗段耗水为1.5吨/t 马铃薯。

产品工艺用水是直接添加到产品中的水，需要合乎要求，水质较好的水。

马铃薯淀粉加工工艺用水主要是全旋流工段用水。

全旋流装置要求对马铃薯糊浆以少量加水为宜，总加水量控制在500～600 kg ／t 马铃薯。

以单条生产线计算，原料处理工段及产品工艺工段单位时间用水量见表4。

马铃薯薯渣可行性研究报告一、研究背景随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对食品安全和营养健康的需求越来越高。

马铃薯是我国主要的粮食作物之一，但在生产过程中，会产生大量的副产品，其中就包括马铃薯薯渣。

传统上，马铃薯薯渣被认为是废弃物，处理方式多为焚烧或填埋，造成了资源的浪费和环境的污染。

因此，探索马铃薯薯渣的综合利用方式具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在探讨马铃薯薯渣的可行性利用途径，包括但不限于食品、饲料、生物质能源等方面的利用方式。

通过系统地分析、实验验证和经济评价，为实现马铃薯薯渣资源化利用提供理论和实践支持。

三、研究方法1.文献综述：对国内外相关文献进行系统性梳理，了解马铃薯薯渣的特性、产量、现有利用方式以及存在的问题。

2.实验研究：通过实验室试验和现场调研，对马铃薯薯渣进行物化性质、营养成分和功能性评价，探索其在不同领域的应用潜力。

3.经济评价：结合当前市场行情和产业环境，对马铃薯薯渣可行性利用途径进行经济性分析，评估其可行性和潜在盈利空间。

四、研究内容1.马铃薯薯渣的物化性质分析：包括颗粒度、含水量、密度等参数的测试和分析。

2.马铃薯薯渣的营养成分分析：包括蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质等成分的测试和分析。

3.马铃薯薯渣的功能性评价：通过实验验证，探究马铃薯薯渣在食品、饲料、生物质能源等方面的应用潜力和效果。

4.马铃薯薯渣的经济评价：对马铃薯薯渣的可行性利用途径进行成本收益分析，评估其市场竞争力和盈利空间。

五、研究意义1.资源利用：充分利用马铃薯薯渣这一资源，减少资源浪费和环境污染。

2.经济效益：探索马铃薯薯渣的高值利用方式，增加农民收入，促进农业产业结构的升级。

3.科学研究：为相关领域的学术研究和产业发展提供理论基础和实践经验。

六、研究展望本研究将进一步深入探讨马铃薯薯渣在食品、饲料、生物质能源等领域的应用潜力，开展更加系统和全面的实验验证和经济评价，为实现马铃薯薯渣的资源化利用提供更为可靠的理论和实践支持。

农业固体废弃物催化气化制取富氢燃气基础研究的开题报告一、研究背景及意义随着人口数量的增加和全球经济的发展，能源需求量逐年增加，同时能源的供给形式也在发生着变化。

通过将农业固体废弃物转化为可再生能源是目前研究的热点之一，这类废弃物不仅可以解决环境问题，还可以将其转化为高效多样的能源。

传统的生物质直接燃烧无法高效利用，容易对环境造成二次污染。

而将生物质制成燃气，不仅可以使其能量利用率提高，还可以减少废气的产生，是目前研究的热点之一。

因此，研究农业固体废弃物的催化气化制取富氢燃气技术，可以有效地解决环境问题，提高资源的利用率和能源的供给效率。

二、研究对象和内容本研究的对象是农业固体废弃物，包括秸秆、废弃木材、农作物残渣等。

本研究的内容主要包括以下几个方面：1.农业固体废弃物的催化气化过程研究。

通过实验室实验和模拟分析等方法，对不同催化剂、反应温度等参数对农业固体废弃物的催化气化过程进行研究，形成催化气化反应的规律。

2.燃气成分的分析及优化。

通过气相色谱-质谱联用等方法，对催化气化制取的燃气成分进行分析，并设计相应的优化方案。

3.富氢燃气的应用研究。

考虑到富氢燃气的特性，在催化气化制取富氢燃气的基础上，进行富氢燃气的应用研究，包括燃气发电、锅炉燃料等方面。

三、研究方案和实验内容研究方案本研究分为以下几个步骤：1.废弃物处理及前处理。

将农业固体废弃物进行粉碎处理，并进行各项前处理，保证实验数据的准确性和可靠性。

2.催化气化实验。

利用固定床反应器进行催化气化实验，控制反应温度和催化剂的种类、用量等参数，获取实验数据。

3.燃气成分分析。

通过气相色谱-质谱联用技术分析燃气成分及其质量分数。

4.富氢燃气应用研究。

在催化气化制取富氢燃气的基础上，进行燃气发电、锅炉燃料等方面的应用研究。

实验内容1.农业固体废弃物催化气化实验。

利用固定床反应器对农业固体废弃物进行催化气化实验，包括反应温度、催化剂种类、用量等参数的研究。

物料衡算一、产品原辅材料消耗—物料衡算根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、 包装材料的采购运输和仓储容量。

同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。

（一）原辅料用量及生产成本根据马铃薯中淀粉含量为17%-18%，淀粉在干物质中含量为83.47%。

本工艺淀粉提取率为95%，由此可计算出生产1吨淀粉所需原辅料。

根据用去的原料和所得的成品，即可算出原料消耗定额：6%95%5.1711=⨯⨯（t 原料/t 成品）表1 马铃薯淀粉生产成本估算 （1吨）名称 单价 用量 金额(元) 备注 马铃薯原料（吨） 600元/吨 6吨 3600元 淀粉用牛皮纸袋（只） 2.5元/只 40只 100元 饲料用编织袋（只） 1元/只 4只 4元（二）按工厂设计日产50吨淀粉进行每日物料衡算。

表2 日产50吨马铃薯淀粉物料计算二、水、电、汽衡算（一）水衡算①原料处理及产品工艺用水马铃薯原料处理用水为自来水,其中马铃薯输送段耗水为0.5吨/t 马铃薯, 马铃薯清洗段耗水为1.5吨/t 马铃薯。

产品工艺用水是直接添加到产品中的水，需要合乎要求，水质较好的水。

马铃薯淀粉加工工艺用水主要是全旋流工段用水。

全旋流装置要求对马铃薯糊浆以少量加水为宜，总加水量控制在500～600 kg ／t 马铃薯。

以单条生产线计算，原料处理工段及产品工艺工段单位时间用水量见表4。

表4一条生产线原料处理及产品工艺用水生产工段 处理能力（t/h ）用水目的 用水量/(m 3/h) 输送工段 25 马铃薯输送清洗 M1=12.5 清洗工段 25 马铃薯输送清洗M2=37.5全旋流工段37.5旋流分离、洗涤、精制 M3=12.5②清洁用水清洁用水包括清洗设备、干墙壁、冲洗地坪等用水。

马铃薯皮渣沼气发酵潜力的研究摘要以马铃薯皮渣为原料，在平均室温22℃的条件下，采用批量发酵工艺，进行发酵产沼气试验。

结果表明，马铃薯皮渣是一种较好的沼气发酵原料，TS 产气潜力为729mL/g TS，VS的产气潜力为706mL/g VS。

关键词马铃薯皮渣；沼气发酵；产气潜力马铃薯皮渣是在马铃薯淀粉生产过程中产生的一种副产物。

皮渣中主要含有水、细胞碎片、残余淀粉颗粒和薯皮细胞或细胞结合物。

其化学成分包括淀粉、纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分。

鲜薯渣含水量很高，自带菌多达33种，不易储存、运输，腐败变质后产生恶臭，容易造成环境污染。

为了减少环境污染，达到物尽其用、变废为宝的目的，本文主要选用马铃薯皮渣作为沼气发酵原料，进行沼气发酵潜力研究。

1马铃薯皮渣发酵产沼气的依据沼气的产生是以纤维素为主的碳水化合物在发酵性细菌的作用下逐步分解生成简单的糖、酸、醇类等物质，这些物质再被嫌气的细菌分解，产生甲烷和二氧化碳，同时进一步还原二氧化碳生成甲烷；马铃薯皮渣主要成分是残余淀粉和纤维素物质，同时它还含有足够产醇和酸的菌类所需的各种营养成分。

因此，用马铃薯皮渣发酵制取沼气是有充分科学依据的。

2材料与方法2.1材料2.1.1发酵原料及接种物。

发酵原料为淀粉型马铃薯皮渣，由本实验室提供，接种物取自本实验室正常猪粪厌氧发酵产气3个月以上的活性污泥。

沼液为活性污泥的上层清液。

经测定，原料及接种物的TS与VS质量分数及pH值见表1。

2.1.2试验装置。

自制5L水压式厌氧消化装置。

每套装置由5L发酵瓶、5L 集气瓶、5L贮水瓶组成。

2.2试验方法2.2.1原料处理与试验设计。

用粉碎机把马铃薯皮渣进行粉碎。

本试验分为2个试验组（A、B）和1个对照组（CK），试验组和对照组各设3个平行试验。

根据所测得的马铃薯皮渣和接种物中的固形物含量，把有效池容定为4L，接种物的量为有效池容的30％，即1.2L。

用天平称取94g粉碎的马铃薯皮渣与接种物搅拌均匀后加到发酵瓶中，用沼液补足到4L作为试验组A，用自来水补足到4L作为试验组B，对照组直接加1.2L接种物，加沼液至4L。