一种基于分形维数评价秸秆厌氧转化生物可及性的方法与流程

文档序号:20498123发布日期:2020-04-21 22:33阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于分形维数评价秸秆厌氧转化生物可及性的方法,其特征在于,包括下述步骤:

1)取待比较的秸秆为样品,充分干燥且破碎;

2)将步骤1)中干燥秸秆样品与水混合,持续均匀搅动;

3)使用激光粒度分析仪对步骤2)中混合液体进行分析测试,测得波矢q与散射光强i数据;

4)基于分形理论,采用数据处理软件分析步骤3)获得的波矢q及散射光强i,由公式,获得此秸秆样品二维分形维数df;

5)根据文献历史数据或大量试验积累,采用线性回归方法构建分形维数df与挥发性脂肪酸最大累积浓度vfamax及厌氧生物甲烷潜势bmp的计算模型;

6)将秸秆分形维数df带入到步骤5)的模型中,模型输出此秸秆样品的挥发性脂肪酸最大累积值vfamax及厌氧生物甲烷潜势bmp,得到此种秸秆样品的厌氧生物可及性预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤1)中,分析秸秆样品可以为经不同预处理方式处理后样品,或不同地域秸秆样品,或不同种类秸秆样品,或不同收获时间秸秆样品。

3.根据权利要求2所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述秸秆样品破碎至0.01-3500微米。

4.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤2)中,用纯水对干燥秸秆样品进行稀释,含固率<5%,用外置磁力搅拌器进行搅拌,稀释容器与磁力搅拌子使用前清洗干净并烘干,搅拌保证样品充分混匀。

5.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤3)中激光粒度分析仪光源为波长633nm高稳定氦-氖激光器,分散剂折射率为1.330,颗粒吸收率为0.100,密度大于1,分散剂选择水,背景测量时间设置为10s,样品测量时间设置为10-12s,对于分散很不均匀的样品时间设置为10-20s,测量次数选择3次,测量是遮光度对于颗粒为几十微米的大颗粒,遮光度范围为10-20%,几个微米的小颗粒为6-10%,几百纳米的颗粒为4-6%,很不均匀的样品为10-20%,搅拌转速设置为2000-3000转/min,每个样品测量结束运行清洁系统后再继续测试。

6.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤4)中其中,k为斜率常数,等式两边同时取自然对数化简后得lni=-dflnq+lnk,以步骤3)得到i与q取自然对数后lni与lnq分别作为因变量与自变量,线性拟合,可得到此秸秆样品分形维数df。

7.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤5)中,

分形维数df与秸秆样品的挥发性脂肪酸最大累积值vfamax及厌氧生物甲烷潜势bmp计算模型如下:

y=a-bx

式中,x为分形维数df,y为秸秆样品的挥发性脂肪酸最大累积值vfamax及厌氧生物甲烷潜势bmp,a和b为对应vfamax和bmp的模型系数。

8.根据权利要求1所述的一种基于分形维数评价秸秆厌氧生物可及性的方法,其特征在于,所述步骤6)中,挥发性脂肪酸最大累积值vfamax为秸秆样品在只有水解酸化细菌作用无后续产甲烷过程挥发性有机酸最大累积值,厌氧生物甲烷潜势bmp为厌氧过程秸秆样品有机物被生物转化为甲烷最大潜力。


技术总结
本发明公开了一种基于分形维数评价秸秆厌氧转化生物可及性的方法,属于有机固体废弃物厌氧消化领域,该方法具体包括:秸秆破碎,充分干燥;使用激光粒度分析仪对秸秆固体进行分析测试,测得波矢Q与散射光强I;采用数据处理软件分析波矢Q及散射光强I,基于分形理论获得秸秆二维分形维数Df;计算分析,由不同条件秸秆分形维数的大小可预测出其厌氧水解酸化程度与产甲烷潜势高低,评估秸秆厌氧转化生物可及性;该方法通过分形维数与挥发性脂肪酸及产甲烷潜势的关系分析,实现以量化指标指示秸秆赋存形态的复杂程度,以便捷指标预测水解程度及产甲烷潜势,为秸秆高效厌氧生物转化和节时降耗提供了一种量化管理办法。

技术研发人员:戴晓虎;华煜;高君;蔡辰
受保护的技术使用者:同济大学
技术研发日:2019.12.02
技术公布日:2020.04.21
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