發(fā)布時間：2021-06-08 09:35

　　為對比干發(fā)酵和濕發(fā)酵過程中產(chǎn)氣性能的差別,對比試驗研究了3 m³恒溫（37±1）℃發(fā)酵罐內(nèi)單一牛糞干/濕發(fā)酵過程中日產(chǎn)氣量、累計產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣率及甲烷體積分?jǐn)?shù)和pH及氨氮的變化,并最后應(yīng)用修正的Gompertz方程分析甲烷生產(chǎn)的動力學(xué)過程。試驗結(jié)果表明:以TS（總固體濃度）為20%的干發(fā)酵系統(tǒng)累計產(chǎn)氣量為51.375 m³,最大日產(chǎn)氣量可達(dá)2.198 m³,分別比TS為8%的濕發(fā)酵多11.076 m³和0.301 m³;干發(fā)酵的池容產(chǎn)氣率為0.558 m³/（m³·d）,比濕發(fā)酵實驗組提高了15.95%;干/濕發(fā)酵系統(tǒng)的日均甲烷體積分?jǐn)?shù)分別為51.3%和48.6%。在試驗過程中,干/濕發(fā)酵恒溫沼氣罐內(nèi)的pH值及氨氮含量均介于正常范圍之內(nèi),沒有發(fā)生抑制現(xiàn)象使得試驗可以順利進(jìn)行。通過修正的Gompertz方程對干/濕厭氧發(fā)酵的產(chǎn)甲烷過程進(jìn)行擬合,擬合的結(jié)果R²在均大于0.99,表明實際產(chǎn)甲烷潛力值和擬合的產(chǎn)甲烷潛力值很... 

【文章來源】：中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報. 2020,41(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

干/濕厭氧發(fā)酵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

從圖2可以看出,干/濕厭氧發(fā)酵系統(tǒng)均可正常啟動,且日產(chǎn)氣量的變化規(guī)律均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,主要是因為在厭氧發(fā)酵初始階段,底物中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),因此產(chǎn)氣速率較快,而在發(fā)酵后期,料液中C/N降低,將氮素分解成無機(jī)氮使得產(chǎn)氣量下降[16]。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),濕發(fā)酵實驗組在第1 d就產(chǎn)氣0.311 m3,并在第6 d日產(chǎn)氣量迅速增加到1.057 m3,而干發(fā)酵在第1 d的日產(chǎn)氣量僅為0.037 m3,且在第10 d才達(dá)到1.037 m3,這可能是因為濕式厭氧發(fā)酵的原料一般以液態(tài)形式存在,干物質(zhì)含量較少,傳熱傳質(zhì)效果好[17],因此料液升溫速度快,前期產(chǎn)氣速率快于干發(fā)酵,同樣發(fā)酵結(jié)束時間也比干發(fā)酵早3 d,原因是TS較低,料液中的有機(jī)物過早的被微生物利用完[18]。干發(fā)酵在其后有25 d日產(chǎn)氣量超過1 m3,并在第15 d達(dá)到產(chǎn)氣峰值為2.198 m3,而濕發(fā)酵日產(chǎn)氣量出現(xiàn)峰值的時間比干發(fā)酵晚兩天為1.897 m3,且超過1 m3的天數(shù)只有20 d,這是由于干發(fā)酵的TS含量高,物料中的有機(jī)物會被微生物進(jìn)一步利用從而提升了產(chǎn)氣效率[19]。

由圖3可知,干/濕發(fā)酵系統(tǒng)的發(fā)酵周期分別為46 d和43 d。干發(fā)酵的累計產(chǎn)氣量為51.375 m3,濕發(fā)酵比干發(fā)酵試驗組少21.56%為40.299 m3,這是因為厭氧菌只有在料液濃度適當(dāng)?shù)那闆r下才能表現(xiàn)出最佳活性,而菌種活性又是影響單位固體產(chǎn)氣率的重要因素之一[20]。當(dāng)TS較高時,微生物菌群能夠更好地適應(yīng)發(fā)酵環(huán)境并在短時內(nèi)大量繁殖使系統(tǒng)能夠連續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)氣。從日累計產(chǎn)氣量占總產(chǎn)氣量百分比的曲線中可以觀察到,濕發(fā)酵在第16 d的累計產(chǎn)氣量達(dá)到總產(chǎn)氣量的50%,在第28 d達(dá)到90%,而干發(fā)酵在第20 d才達(dá)到50%,在第36 d達(dá)到90%,說明濕發(fā)酵的主要產(chǎn)氣階段在前、中期,而干發(fā)酵的主要產(chǎn)氣階段則在中、后期。原因可能是TS濃度低時,料液中有機(jī)物水解成小分子后能夠更迅速的被產(chǎn)菌群所利用,因此使?jié)癜l(fā)酵系統(tǒng)的有效產(chǎn)氣期相對前移。2.2 TS對厭氧發(fā)酵過程產(chǎn)氣率的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3218163