發(fā)布時間：2020-05-11 19:31

【摘要】： 我國農(nóng)村人口眾多、能源短缺,大力發(fā)展沼氣技術,既為人們提供了生物質(zhì)能源,又利用了農(nóng)業(yè)(這里指大農(nóng)業(yè),包括畜牧業(yè))廢棄物,同時還為農(nóng)戶提供了有機肥料,具有顯著的能源、經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)保效益,在農(nóng)作物和人畜糞便等廢棄物的無害化處理及資源化利用中已得到廣泛應用。厭氧發(fā)酵是指各種有機物在厭氧條件下被各類發(fā)酵微生物分解轉(zhuǎn)化,最終生成沼氣的過程。由于厭氧消化過程受原料的組成、環(huán)境條件和大量的細菌、真菌等因素的調(diào)控,其反應機理非常復雜。其中,溫度是影響厭氧消化的主要因素之一。溫度的適宜與否直接決定了厭氧消化的成敗。目前為止,溫度對厭氧消化產(chǎn)氣量和對原料發(fā)酵時間長短的影響沒有確定的數(shù)據(jù)和記錄。理論上,10～60℃的范圍內(nèi),沼氣均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣。在實際操作中,很多地區(qū)根據(jù)理論值指導生產(chǎn),卻沒有收到顯著的成效,結(jié)果造成人力、物力和財力的浪費。因此,研究和探索厭氧消化過程中,不同發(fā)酵溫度對厭氧消化產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率的變化規(guī)律,并尋求最優(yōu)的發(fā)酵溫度很有必要。本研究旨為實現(xiàn)沼氣發(fā)酵的可控化及我國沼氣發(fā)酵適宜區(qū)的評價提供科學依據(jù),同時也為解決農(nóng)業(yè)廢棄物不合理利用而造成的環(huán)境污染問題和農(nóng)業(yè)環(huán)境污染源頭治理對策制定提供理論依據(jù)和技術支撐。 本試驗通過自行研究設計的可控性恒溫發(fā)酵裝置,以雞糞分別與水稻秸稈、小麥秸稈和玉米秸稈干物質(zhì)量比分別為1:1、2:1和3:1的混合原料為發(fā)酵原料,以常溫厭氧發(fā)酵池的底物為接種物,在總固體TS(Total Solid)質(zhì)量分數(shù)為8%的條件下進行批量試驗。研究了它們在11個恒定發(fā)酵溫度10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和60℃下的產(chǎn)氣情況,并用SAS軟件對試驗結(jié)果進行多元回歸方程,建立最優(yōu)回歸方程,得出不同發(fā)酵原料的最優(yōu)發(fā)酵溫度、相應的消化時間和最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量。得出以下主要結(jié)論: (1)本試驗所用的混合原料在11個恒定溫度組下均能正常產(chǎn)氣,但在10℃和15℃的溫度下,混合原料需要經(jīng)過一段停滯時期才能正常產(chǎn)氣,且產(chǎn)氣速率變化不大,沒有出現(xiàn)明顯的產(chǎn)氣高峰期。其它溫度組里,雞糞:稻稈1:1、雞糞:稻稈2:1、雞糞:稻稈3:1、雞糞:麥稈1:1、雞糞:麥稈2:1、雞糞:麥稈3:1、雞糞:玉米稈1:1、雞糞:玉米稈2:1和雞糞:玉米稈3:1分別在7～43d、7～42d、13～41d、7～39d、11～39d、10～41d、5～43d、9～43d和6～40d左右達到產(chǎn)氣高峰,并分別在厭氧發(fā)酵后的31～45d、35～46d、30～46d、34～48d、36～46d、36～45d、35～46d、35～46d和35～46d左右,累積產(chǎn)氣量達到總累積產(chǎn)氣量的90%,表明發(fā)酵完成。 (2)由相關性分析結(jié)果得出,本試驗所用的混合原料的發(fā)酵溫度與最大產(chǎn)氣速率均呈正相關,即厭氧發(fā)酵最大產(chǎn)氣速率在10～60℃范圍內(nèi),基本上隨著溫度的升高而升高;與累積產(chǎn)氣量均呈正相關,即在10～60℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高,反應進行的越徹底。發(fā)酵溫度與到達最大產(chǎn)氣速率的時間和厭氧發(fā)酵時間均呈負相關,即在10～60℃范圍內(nèi),厭氧發(fā)酵最大產(chǎn)氣速率的最大峰值出現(xiàn)時間和厭氧發(fā)酵時間,基本上均隨著溫度的升高而縮短。 (3)用SAS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行多元回歸分析得出:雞糞:稻稈1:1的最佳溫度為48℃,最佳發(fā)酵時間為53d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為299.54mL/g;雞糞:稻稈2:1的最佳溫度為52℃,最佳發(fā)酵時間為50d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為296.02mL/g;雞糞:稻稈3:1的最佳溫度為42℃,最佳發(fā)酵時間為50d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為295.70mL/g;雞糞:麥稈1:1的最佳溫度為53℃,最佳發(fā)酵時間為47d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為271.78mL/g;雞糞:麥稈2:1的最佳溫度為47℃,最佳發(fā)酵時間為47d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為265.80mL/g;雞糞:麥稈3:1的最佳溫度為50℃,最佳發(fā)酵時間為56d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為306.59mL/g;雞糞:玉米稈1:1的最佳溫度為57℃,最佳發(fā)酵時間為45d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為274.66mL/g;雞糞:玉米稈2:1的最佳溫度為48℃,最佳發(fā)酵時間為49d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為296.18mL/g;雞糞:玉米稈3:1的最佳溫度為48℃,最佳發(fā)酵時間為53d,對應的最大干物質(zhì)累積產(chǎn)氣量為299.54mL/g。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：S216.4

【參考文獻】

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本文編號：2658950