【摘要】： 聚合草又名紫根草、愛國草,在生產(chǎn)上被稱為俄羅斯飼料菜,為紫草科聚合草屬牧草。一次種植可連續(xù)利用20多年,產(chǎn)草量高,再生能力強。春、夏、秋三季可隨割隨長,一個生長季北方可刈割4～6次。一般每茬畝鮮草產(chǎn)量0.4～0.5萬公斤。經(jīng)測定聚合草開花期鮮草干物質(zhì)中含粗蛋白質(zhì)24.3%、粗脂肪5.9%、粗纖維10.1%,營養(yǎng)價值很高(姜東燕等2007)。 作為綠化和優(yōu)質(zhì)飼草雙重作用的聚合草,在廣大農(nóng)村和校園中有大量種植,為綜合利用這種生物質(zhì)資源,改善糞污及農(nóng)林廢棄物對環(huán)境的污染,開發(fā)對聚合草的進一步應(yīng)用,本試驗在試驗室現(xiàn)有的條件下對向聚合草進行了混合配料厭氧發(fā)酵。通過分析各因素在試驗過程中對指標(biāo)的影響,探求聚合草厭氧發(fā)酵的變化規(guī)律,以便能夠為今后的進一步研究提供有力的參考依據(jù)。研究內(nèi)容及成果主要包括以下幾個方面: 1.本試驗為比較鮮青類生物質(zhì)廢棄物的產(chǎn)沼氣潛力和確定聚合草的厭氧消化特性,利用自行設(shè)計的厭氧發(fā)酵試驗裝置,分別以白三葉、聚合草、白蘿卜葉和胡蘿卜葉作為發(fā)酵原料,在中溫30±1℃條件下進行單相批量厭氧發(fā)酵比較試驗,通過測定四種物料的產(chǎn)氣量、甲烷含量和pH值,總結(jié)了聚合草在中溫下的產(chǎn)氣潛力及其產(chǎn)氣特性,為聚合草大規(guī)模發(fā)酵產(chǎn)沼氣提供了設(shè)計參數(shù)以及研究方向。結(jié)果表明:在這四種鮮青類生物質(zhì)廢棄物當(dāng)中聚合草的累計產(chǎn)氣量最高達到了22655mL,產(chǎn)沼氣潛力為252 mL/g·TS,雖然發(fā)酵啟動速度不快,但產(chǎn)氣周期長,甲烷含量高且穩(wěn)定,具有較好的發(fā)酵潛力; 2.為了進一步研究不同因素對聚合草厭氧發(fā)酵特性的影響,通過不同粉碎程度、物料濃度及接種物比例對聚合草進行厭氧發(fā)酵,通過測定產(chǎn)氣量、甲烷含量和pH值等指標(biāo),分析各因素對聚合草厭氧發(fā)酵試驗的影響,從而探索使聚合草厭氧發(fā)酵達到最大轉(zhuǎn)化率的處理方法。結(jié)果表明:最佳接種量為20%,最佳粉碎程度為漿狀,最佳物料濃度為8%。 3.為了研究和探索多因素對聚合草厭氧消化效率的影響,將碳氮比、物料濃度和接種物比例作為影響產(chǎn)氣量和甲烷含量的三個因素,變化范圍分別為18:1～32:1,4%～12%和10%～30%。通過二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗,得出三因素對各指標(biāo)的影響方程和變化曲面,并進行方程的檢驗、優(yōu)化、單因素和交互因素分析等。結(jié)果表明:單因素對產(chǎn)氣量和甲烷含量的影響程度不同,其中物料濃度影響程度最明顯,接種物比例次之,碳氮比與前兩者相比不是很明顯,而各因素之間具有一定的交互作用,不同的兩個因素相互影響對產(chǎn)氣量和甲烷含量的影響也就不同。30±1℃條件下聚合草花生殼混合厭氧發(fā)酵,產(chǎn)氣量和甲烷含量最優(yōu)值分別為25870mL和50.12%,此時所對應(yīng)的碳氮比、物料濃度和接種物比例分別為25:1,8%和20%。產(chǎn)氣量的最大預(yù)測值是24166mL,所對應(yīng)的碳氮比、物料濃度和接種物比例為:25.58:1,8.22%和20.01%;CH4含量的最高預(yù)測值為49.81%,對應(yīng)的碳氮比、物料濃度和接種物比例分別為:24.52:1,8.17%和22.65%。
【圖文】：

2.1.2 試驗裝置發(fā)酵試驗裝置為農(nóng)業(yè)部沼氣西北分中心自主研發(fā)，由發(fā)酵瓶、集氣瓶、集水瓶、地?zé)峋�、溫控儀、傳感器、恒溫水箱等部分組成（如圖 2-1）。發(fā)酵瓶為 2.5L 的塑料壺，用橡皮塞封口，橡皮塞上鉆有取樣孔和輸氣孔。集氣瓶為 1000mL 的三角瓶，，用橡皮塞封口，集氣瓶的橡皮塞上分別鉆有三個孔，分別為輸氣孔、取氣孔和導(dǎo)水孔。集水瓶為500mL 的礦泉水瓶，在這些孔上插入玻璃管作為輸水導(dǎo)氣管道，管道之間用φ8mm 的硅膠管連接。加熱與控制系統(tǒng)由 WMZK-01 型溫控儀（控制范圍在 10～100℃，控溫精度為±1℃）、800W 電熱絲、感溫傳感器和恒溫水槽構(gòu)成，用于控制和保持沼氣發(fā)酵溫度。

CH4和 CO2的濃度。 CH4和 CO2德濃度氣泵進行采樣分析（320*240）屏幕顯示、鍵盤輸入串行通信接口100% CO20～50% O20～25±2% O2／H2S：±4%2：0.01% O20.01% H2S 1ppm 秒電源
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：S216.4

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本文編號：2678476