【摘要】：文章討論了攪拌持續(xù)時(shí)間和發(fā)酵罐頂空低壓對豬糞高溫厭氧發(fā)酵甲烷生產(chǎn)率的影響。結(jié)果顯示,間歇攪拌(攪拌頻率為2 h·d~(-1))發(fā)酵罐的產(chǎn)甲烷速率顯著(P0.05)高于連續(xù)攪拌(24 h·d~(-1))。當(dāng)水力停留時(shí)間為20d和15 d時(shí),間歇攪拌的發(fā)酵罐相比連續(xù)攪拌發(fā)酵罐的產(chǎn)甲烷速率分別高8%~17%和4%。當(dāng)水力停留時(shí)間為20 d時(shí),頂空低壓(0.9 atm)處理的發(fā)酵罐產(chǎn)甲烷速率比連續(xù)攪拌發(fā)酵罐高9%。但是,當(dāng)水力停留時(shí)間為15天時(shí),則沒有明顯差異,產(chǎn)甲烷速率僅高了4%。以上結(jié)果得出,高溫厭氧消化過程中,間歇攪拌和頂空低壓可以增加豬糞的厭氧發(fā)酵效率。
【圖文】：

氖僑范?高溫厭氧發(fā)酵下為了維持較高的產(chǎn)甲烷速率是否有必要進(jìn)行連續(xù)攪拌，以及頂空低壓是否會提高產(chǎn)甲烷速率。1材料與方法1．1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)發(fā)酵原料豬糞為取自四川省崇州市某基地循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范工程。糞便直接從刮糞板上收集，收集前在刮糞板上停留時(shí)間不超過3天。實(shí)驗(yàn)組1-a中豬糞取自100kg的豬，實(shí)驗(yàn)組1-b和實(shí)驗(yàn)組2的豬糞取自200kg的豬。實(shí)驗(yàn)中的豬糞樣品取回后，用自來水稀釋至固體濃度為15%，然后裝入2L的聚乙烯瓶并存儲于－20℃的冰箱中。樣品使用前，先過夜解凍，然后稀釋至總固體為6%～7%。1．2實(shí)驗(yàn)裝置圖1為實(shí)驗(yàn)組1實(shí)驗(yàn)中的厭氧發(fā)酵罐裝置示意圖。發(fā)酵罐為4L高硼硅玻璃發(fā)酵罐，罐底設(shè)置有出料口，進(jìn)料口位于有效體積為3L處的罐身。攪拌軸上設(shè)置了兩個(gè)直徑為5cm的槳葉，兩個(gè)槳葉的間距為15cm。攪拌電機(jī)的功率為20W，轉(zhuǎn)速達(dá)到200rpm。發(fā)酵罐溫度(55oC±1℃)通過反應(yīng)器水浴夾套進(jìn)行加熱帶進(jìn)行加熱控制。發(fā)酵罐放置于溫度為25oC的室內(nèi)。圖2為實(shí)驗(yàn)組2實(shí)驗(yàn)中的厭氧發(fā)酵罐示意圖。發(fā)酵罐為4L的抽吸瓶，有效工作體積為3L。發(fā)酵罐被放置于室溫下?lián)u床上，搖床旋轉(zhuǎn)頻率為200rpm。發(fā)酵罐溫度通過加熱帶維持在55℃±1℃。實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的沼氣通過氣袋收集。頂空低壓發(fā)酵罐，，由兩個(gè)高差為1．7m的洗液瓶組成，一個(gè)氣壓傳感器用于測量低壓發(fā)酵罐頂空的壓力，當(dāng)氣壓高于0．9atm時(shí)，抽氣閥門打開，則處于高位洗液瓶中的液體(20%的NaCl和5%的檸檬酸)流入低處的洗液瓶，從而起到降低發(fā)酵罐中的壓力，當(dāng)發(fā)酵罐頂空壓力恢復(fù)到0．9atm時(shí)關(guān)閉閥門。發(fā)酵過程中的沼氣主要收集于高處洗液瓶中，測量時(shí)將雙向開關(guān)打開并且從低位洗液瓶將液體泵回高位洗液的過程則將沼氣轉(zhuǎn)移到氣袋中。圖1厭氧發(fā)酵攪拌實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖2頂空低壓實(shí)

。實(shí)驗(yàn)中的豬糞樣品取回后，用自來水稀釋至固體濃度為15%，然后裝入2L的聚乙烯瓶并存儲于－20℃的冰箱中。樣品使用前，先過夜解凍，然后稀釋至總固體為6%～7%。1．2實(shí)驗(yàn)裝置圖1為實(shí)驗(yàn)組1實(shí)驗(yàn)中的厭氧發(fā)酵罐裝置示意圖。發(fā)酵罐為4L高硼硅玻璃發(fā)酵罐，罐底設(shè)置有出料口，進(jìn)料口位于有效體積為3L處的罐身。攪拌軸上設(shè)置了兩個(gè)直徑為5cm的槳葉，兩個(gè)槳葉的間距為15cm。攪拌電機(jī)的功率為20W，轉(zhuǎn)速達(dá)到200rpm。發(fā)酵罐溫度(55oC±1℃)通過反應(yīng)器水浴夾套進(jìn)行加熱帶進(jìn)行加熱控制。發(fā)酵罐放置于溫度為25oC的室內(nèi)。圖2為實(shí)驗(yàn)組2實(shí)驗(yàn)中的厭氧發(fā)酵罐示意圖。發(fā)酵罐為4L的抽吸瓶，有效工作體積為3L。發(fā)酵罐被放置于室溫下?lián)u床上，搖床旋轉(zhuǎn)頻率為200rpm。發(fā)酵罐溫度通過加熱帶維持在55℃±1℃。實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的沼氣通過氣袋收集。頂空低壓發(fā)酵罐，由兩個(gè)高差為1．7m的洗液瓶組成，一個(gè)氣壓傳感器用于測量低壓發(fā)酵罐頂空的壓力，當(dāng)氣壓高于0．9atm時(shí)，抽氣閥門打開，則處于高位洗液瓶中的液體(20%的NaCl和5%的檸檬酸)流入低處的洗液瓶，從而起到降低發(fā)酵罐中的壓力，當(dāng)發(fā)酵罐頂空壓力恢復(fù)到0．9atm時(shí)關(guān)閉閥門。發(fā)酵過程中的沼氣主要收集于高處洗液瓶中，測量時(shí)將雙向開關(guān)打開并且從低位洗液瓶將液體泵回高位洗液的過程則將沼氣轉(zhuǎn)移到氣袋中。圖1厭氧發(fā)酵攪拌實(shí)驗(yàn)裝置示意圖圖2頂空低壓實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1．3實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)組1:攪拌持續(xù)時(shí)間對甲烷產(chǎn)率的影響(發(fā)酵溫度為55℃，攪拌速度為200rpm)。實(shí)驗(yàn)1-a:4個(gè)發(fā)酵罐在水力停留時(shí)間分別為20d和10d的條件下，設(shè)置攪拌頻率為1，2，3和24h·d－1;實(shí)驗(yàn)1-b:2個(gè)發(fā)酵罐在水力停留時(shí)間分別為20d和15d的條件下，設(shè)置攪拌頻率為2和24h·d－1，所有間歇攪拌，每天只攪拌1次。實(shí)驗(yàn)組2

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