本試驗(yàn)通過可控發(fā)酵裝置,利用玉米秸稈和牛糞進(jìn)行厭氧發(fā)酵,以來自常溫沼氣池的沼液為接種物,在4%、8%和12%三個(gè)總固體濃度下,設(shè)置牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比為2:1,記為A;牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比1:0,記為B;牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比0:1,記為C;牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比為1:2,記為D,在(30±1)℃條件下,四個(gè)處理進(jìn)行批量對比試驗(yàn)。通過對各處理下的產(chǎn)氣量、甲烷含量、發(fā)酵殘留物分析,旨在探索發(fā)酵物總固體濃度、糞稈比與沼氣產(chǎn)氣的關(guān)系,確定最佳發(fā)酵總固體濃度以及糞稈比。主要結(jié)論如下:牛糞玉米秸質(zhì)量比為2:1時(shí)的總產(chǎn)氣量比其他三個(gè)處理分別高9.8%、19.3%和4.7%,甲烷含量分別高6.2%、27.6%、3.8%,單位質(zhì)量產(chǎn)氣率分別高9.7%、19.3%、4.5%,總固體濃度為8%和12%時(shí)各處理總產(chǎn)氣量、單位質(zhì)量產(chǎn)氣率和甲烷含量高低順序均為:牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比為2:1時(shí)最高,其次依次為牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比1:2、牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比1:0、牛糞-玉米秸稈質(zhì)量比為1:0。總固體濃度為4%時(shí)單獨(dú)牛糞發(fā)酵總產(chǎn)氣量最低,僅為4754 ml。在牛糞和玉米秸稈混合發(fā)酵中,牛糞對整體沼氣產(chǎn)量的貢獻(xiàn)量明顯高于玉米秸稈。3種總固體濃度下,糞稈混合發(fā)酵pH變化相對穩(wěn)定,利于產(chǎn)生適量的脂肪酸,并能調(diào)節(jié)發(fā)酵原料碳氮比,牛糞玉米秸質(zhì)量比為2:1時(shí)碳氮比為28.9:1更利于沼氣微生物利用,糞稈混合發(fā)酵有利于降低發(fā)酵液氧化還原電位,利于甲烷菌活動(dòng)從而改善沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣狀況�；旌习l(fā)酵牛糞玉米秸稈的優(yōu)化配比為2:1(質(zhì)量比)。發(fā)酵濃度過高和過低都不利于沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣,不同的總固體濃度的發(fā)酵料液pH值在發(fā)酵初期下降,中期上升,后期又趨于穩(wěn)定,揮發(fā)性脂肪酸的含量則均呈先增加后較少的趨勢。總固體濃度越大發(fā)酵過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸越多,總固體濃度4%時(shí)揮發(fā)性脂肪酸含量少,不利于轉(zhuǎn)化成甲烷,而12%時(shí)單獨(dú)玉米秸稈發(fā)酵過程中揮發(fā)性脂肪酸含量太高,最高達(dá)7264 mg/L,酸化最為嚴(yán)重,pH值最低僅為6.14,產(chǎn)氣啟動(dòng)慢,產(chǎn)氣極不穩(wěn)定,在總固體濃度為8%時(shí)發(fā)酵液堿度較大,緩沖性好,利于揮發(fā)性脂肪酸的生成與轉(zhuǎn)化,總固體濃度越高發(fā)酵液容易發(fā)生酸化,不利于沼氣產(chǎn)氣,發(fā)酵液濃度太低,沼氣微生物單位體積可利用的基質(zhì)過少,同樣會(huì)不利于沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣�？偣腆w濃度為8%時(shí),發(fā)酵液氧化還原電位最低,發(fā)酵厭氧環(huán)境好,利于產(chǎn)甲烷。本試驗(yàn)以總固體濃度為8%時(shí)沼氣發(fā)酵最優(yōu)。沼氣發(fā)酵殘留物中含有大量的有機(jī)質(zhì)、腐植酸以及N、P、K等礦質(zhì)元素,并且其含量的不同表明沼氣發(fā)酵狀況也不同,不同底物濃度以及糞稈比條件下,以總固體濃度8%糞稈比為2:1時(shí),沼液中N、P、K含量最高分別為0.272%、0.042%、0.129%,分別比4%時(shí)高120%、60%、45%,比12%時(shí)高11%、14%、9%。而總固體濃度4%時(shí),沼渣中N、P分別比8%時(shí)高59%、52%,比12%高47%、54%;3種總固體濃度下,沼渣中K平均含量分為0.947%、0.958%和0.961%,差異不明顯。在不同總固體濃度下沼液中有機(jī)質(zhì)和腐植酸的含量隨總固體濃度的增加而增加。在相同的總固體濃度下,單獨(dú)牛糞處理沼液中有機(jī)質(zhì)平均高達(dá)0.43%,比A(2:1)、C(0:1)、D(1:2)分別高36.8%、34.1%、47.1%。單獨(dú)玉米秸處理沼渣中的有機(jī)質(zhì)含量在4%濃度時(shí)高達(dá)59.8%,而同時(shí)粗纖維的含量高達(dá)64.7%,為所有處理最高。在本試驗(yàn)條件下,腐植酸的變化規(guī)律不明顯�？偣腆w濃度過高和過低,沼氣發(fā)酵不徹底,營養(yǎng)元素的釋放相對較少,沼液中的各種礦質(zhì)元素含量較少,沼渣中則殘留相對較多。同時(shí)玉米秸稈粗纖維含量過高,不利于發(fā)酵原料的分解和產(chǎn)氣,也不利于礦質(zhì)元素的釋放。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S216.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 周德金;;淺析不同池容戶用沼氣池投資效益[J];農(nóng)村新技術(shù);2006年05期

2 夏義善;;論中國的能源安全戰(zhàn)略[J];中外能源;2006年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楚莉莉;沼氣高效厭氧發(fā)酵的條件及產(chǎn)氣效應(yīng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2011年

本文編號：2848905