發(fā)布時間：2020-05-31 22:07

【摘要】：將農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣,不但可以緩解秸稈處理問題,發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣還可以作為農(nóng)民生活燃料,緩解農(nóng)村能源供需矛盾,發(fā)酵后的沼渣沼液還田培肥土壤,實現(xiàn)廢棄物處理-農(nóng)民生活-農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機結(jié)合,是循環(huán)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一根據(jù)厭氧發(fā)酵過程中兩大菌群的生理特性,將厭氧發(fā)酵全過程分為產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段,并將它們分離開來,該工藝稱為兩相厭氧發(fā)酵工藝。相對于傳統(tǒng)的單相發(fā)酵工藝,兩相厭氧發(fā)酵工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定性好、耐高負(fù)荷能力更強、產(chǎn)氣品質(zhì)高等優(yōu)點。秸稈兩相厭氧發(fā)酵存在相分離效果不好導(dǎo)致產(chǎn)甲烷相產(chǎn)氣較少、水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣較多的問題,此外,現(xiàn)有水解產(chǎn)酸相均為密閉條件,不利于半連續(xù)進出料。針對以上問題,本文擬從有機負(fù)荷、水力停留時間、pH值和甲烷抑制劑等角度對秸稈兩相厭氧發(fā)酵過程進行調(diào)控,以期減少水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣、提高水解產(chǎn)酸相出水COD濃度、提高甲烷相產(chǎn)氣量,最終實現(xiàn)水解產(chǎn)酸相敞口運行,減少工程投資,方便后續(xù)進出料。(1)有機負(fù)荷調(diào)控對秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離的影響。水解產(chǎn)酸相反應(yīng)器以打捆秸稈為固定相,以豬場廢水為流動相,試圖通過逐步提高豬場廢水COD負(fù)荷達到減少水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣的目的。結(jié)果表明：盡管維持較高的豬場廢水有機負(fù)荷(OLR),但水解產(chǎn)酸相出水pH值仍維持在7.0左右,反應(yīng)器日產(chǎn)氣量隨著豬場廢水OLR提高穩(wěn)步增加；當(dāng)豬場廢水OLR為7.20kgCOD/(m3·d)時,水解產(chǎn)酸相容積產(chǎn)氣率達到最大,為0.748 m3/(m3·d),比對照組增加了92.38%；豬場廢水帶入的大量易分解有機物抑制了秸稈有機物水解產(chǎn)酸,秸稈干物質(zhì)損失率較對照下降了7-3%。以上結(jié)果表明,采用提高豬場廢水OLR不但不能減少水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣,反而造成水解產(chǎn)酸相容積產(chǎn)氣量更高。(2)水解液水力停留時間(HRT)調(diào)控對秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離的影響。水解產(chǎn)酸相反應(yīng)器以打捆秸稈為固定相,以豬場廢水為流動相,試圖通過固定豬場廢水COD濃度,改變豬場廢水HRT的方式,達到減少水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣,實現(xiàn)相分離的目的。結(jié)果表明：豬場廢水HRT對厭氧反應(yīng)器容積產(chǎn)氣量影響較大,對產(chǎn)氣中甲烷含量無明顯影響,較低的豬場廢水HRT(對應(yīng)較高的容積負(fù)荷)提高了反應(yīng)器容積產(chǎn)氣量,當(dāng)豬場廢水HRT為1df容積負(fù)荷為72 kgCOD/(m3·d))時,厭氧反應(yīng)器容積產(chǎn)氣率達最大,為229m3/(m3·d),產(chǎn)氣穩(wěn)定后維持在1.52-1.76m3/(m3·d),較豬場廢水HRT為3d和5d(容積負(fù)荷分別為2.4和1.44kgCOD/(m3·d))的處理分別提高了50%和130%以上。DGGE的結(jié)果表明,在豬場廢水OLR負(fù)荷為7.2 kgCOD/(m3·d)、發(fā)酵液HRT僅為1d條件下反應(yīng)器仍能正常產(chǎn)氣的原因在于,經(jīng)過一段時間的馴化后,反應(yīng)器內(nèi)秸稈表面附著的微生物種類和數(shù)量明顯高于低豬場廢水有機負(fù)荷、高發(fā)酵液HRT的處理,增強了反應(yīng)器耐高有機負(fù)荷沖擊的能力。以上結(jié)果表明,通過降低豬場廢水HRT并不能達到相分離的目的,試驗后期反而加劇了水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣。(3)pH值調(diào)控對秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離的影響。通過調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液pH值至8.0、9.5和11.0,研究pH值調(diào)控對秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離的影響。結(jié)果表明：調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液pH值至8促進了產(chǎn)酸相產(chǎn)氣,較對照提高了30%,但繼續(xù)調(diào)高發(fā)酵液pH值對反應(yīng)器產(chǎn)氣產(chǎn)生抑制,調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液pH值至9.5和11的處理產(chǎn)酸相累積產(chǎn)氣量較對照分別降低了33.60%和90.13%。將水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液pH值調(diào)節(jié)至8.0和9.5對產(chǎn)氣中甲烷含量影響不大,均在50%以上,但調(diào)節(jié)pH值至11,產(chǎn)氣中甲烷含量大幅降低,為15%左右。調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液pH值至9.5和11雖然減少了水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣,但甲烷相產(chǎn)氣也受到抑制,累積產(chǎn)氣量分別為2780mL和540m1,較對照分別降低了10.03%和82.52%,厭氧發(fā)酵后秸稈TS損失率較對照分別降低了8.47%和24.94%。以上結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相發(fā)酵液至堿性雖然抑制了水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣,但對甲烷相產(chǎn)甲烷也有明顯抑制,并不適合作為相分離的手段。(4)甲烷抑制劑對秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離的影響。通過在水解產(chǎn)酸相添加甲烷抑制劑(氯仿),研究其對秸稈水解產(chǎn)酸相和甲烷相產(chǎn)氣的影響。結(jié)果表明：氯仿對抑制產(chǎn)酸相產(chǎn)氣有很好的效果,氯仿濃度為4.04u1/L的處理(T1)水解產(chǎn)酸相累積產(chǎn)氣量較對照(cK)降低85.78%；氯仿濃度為8.08u1/L(T2)和13.48u1/L(T3)的處理整個試驗過程始終未產(chǎn)氣。在水解產(chǎn)酸相中外加氯仿對產(chǎn)甲烷相產(chǎn)氣亦有明顯的抑制,T1產(chǎn)氣峰值較CK低89.74%,累積產(chǎn)氣量降低了97.27%。T2和T3在整個試驗過程中均未產(chǎn)氣。除對照外,添加氯仿的各處理甲烷相產(chǎn)氣中甲烷含量均極低,幾乎為零。以上結(jié)果表明,氯仿對抑制水解產(chǎn)酸相產(chǎn)氣有很好的效果,但對水解酸化液后續(xù)產(chǎn)甲炕也有明顯抑制,故并不適合作為秸稈兩相厭氧發(fā)酵的甲烷抑制劑。從以上結(jié)果可以看出,本文采用的OLR、HRT、pH值調(diào)控和添加甲烷抑制劑均未達到預(yù)期的提高秸稈兩相厭氧發(fā)酵相分離效果的目的,但部分結(jié)果,如調(diào)節(jié)水解產(chǎn)酸相水解液至8.0可以促進秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣、縮短水解液HRT或提高豬場廢水OLR均可提高反應(yīng)器容積產(chǎn)氣量等結(jié)果為秸稈沼氣工程提供了有益借鑒。
【圖文】：

稻軒兩相發(fā)酵裝置：Ｗ內(nèi)徑１６ｃｍ、商２８ｃｍ、總?cè)莘e５Ｌ的有機玻璃罐作為水解逡逑酸化相，采用水浴夾套加熱方式，甲燒相反應(yīng)器規(guī)格與水解產(chǎn)酸相相同。發(fā)酵裝置示逡逑意圖見圖２－１。逡逑１１逡逑

０邐５邋１０邋巧邋２０邋２５邋如邋３５邋４０邋４５邋說逡逑時問（ｄ）逡逑圖２－３發(fā)薛過程中水解產(chǎn)酸相所產(chǎn)巧氣中甲燒含量的變化逡逑巧ｇ．２－３邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｍｅｔｈａｎｅ邋ｃｏｎｔｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｂｉｏｇａｓ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ邋ａｎｄ邋ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｐｈａｓｅ邋ｄｕｒｉｎｇ逡逑ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑試驗過程中各處理水解產(chǎn)酸相出水ＣＯＤ濃度的變化見圖２－４�？煽闯�，在試驗逡逑前３０ｄ，Ｔ１和巧的變化趨勢相似，均為先迅速上升，３ｄ后緩慢下降。這是由于該階逡逑段水解液ＣＯＤ主要O喸從詰靖擻謝鎪餿艸觶砑擁鬧沓》纖茫希吶ǘ冉系�，对辶x纖庖海茫希牡墓畢捉閑�。随字Z拘謝鋝歡纖餿艸觶�，稻轩又x鎪餿艸鏊俾叔義現(xiàn)鸞ハ陸擔(dān)運庖海茫希牡墓畢字鸞ハ陸擔(dān)朊炊雜Φ氖侵沓》纖茫希吶ǘ炔歡顯鰣義狹�，茲\庖海茫希牡墓畢撞歡顯黽�。但由釉r臼匝檣杓潑浚擔(dān)淥庖號帕弦淮�，导辶x現(xiàn)率匝楹篤謁庖海茫希乃嬤沓》纖希準(zhǔn)把嵫蹺⑸錮貿(mào)氏萖椉雍蠼檔陀泄媛懾義系牟ǘ�。辶x希常埃埃埃板澹懾危卞義弦弧裕保ê汕�，批粗^沙》纖╁義希玻擔(dān)埃埃板澹

本文編號：2690527