為探明沼渣水熱炭添加對豬糞中溫厭氧消化產(chǎn)氣的影響,該研究以190℃水熱炭化制備的豬糞沼渣水熱炭（H-190）為研究對象,采用批次發(fā)酵實驗,探討H-190添加對豬糞中溫（37℃）厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響。結(jié)果表明,TS=4.0%的豬糞中溫厭氧消化系統(tǒng)中,添加H-190后系統(tǒng)的平均產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量分別為313.07和191.35 m L·g^-1VS,較純豬糞處理提高了29.81%和26.22%;而TS=8%的體系中,添加H-190后,二者分別為233.59和145.00 mL·g^-1VS,較純豬糞處理提高了12.08%和13.39%。添加H-190可提高TS=4%豬糞中溫厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的消化效率,縮短厭氧消化的延滯期,但對TS=8.0%的系統(tǒng)則相反。沼渣水熱炭優(yōu)良的表面特性是緩解豬糞厭氧消化過程中中間代謝物質(zhì)的抑制、促進(jìn)微生物間的電子傳遞、提高系統(tǒng)消化產(chǎn)氣和產(chǎn)甲烷的主要原因。該研究對養(yǎng)殖場糞污厭氧消化高效處理具有工程指導(dǎo)意義。 

【文章來源】：中國沼氣. 2018,36(01)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

厭氧發(fā)酵裝置圖

溫線，說明這類物質(zhì)一般由非孔或宏孔固體產(chǎn)生。在較低壓力條件下吸附量都很低，隨著壓力的增大吸附量上升，明顯出現(xiàn)H3型遲滯回線(見圖4和圖5)，主要由片狀顆粒材料或由縫形孔材料給出。生物炭的特殊表面特性對厭氧消化過程中的微生物有以下促進(jìn)作用:首先，生物炭可吸附厭氧消化過程中產(chǎn)生的有害抑制物質(zhì)(如氨分子或氫氧化銨、硫化物等)有吸附作用，降低其對產(chǎn)甲烷過程的損害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改變微生物群落互營關(guān)系，促進(jìn)產(chǎn)甲烷過程中的直接電子傳遞(DIET)作用［26－27］。圖2豬糞沼渣表面掃描電鏡圖圖3豬糞沼渣水熱炭表面掃描電鏡圖表3豬糞沼渣及其水熱炭的表面積及孔隙結(jié)構(gòu)物料SBET(m2·g－1)總體積微孔體積(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔徑nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET為比表面積(基于BET多分子層吸附理論)圖4豬糞沼渣的氮氣吸附-解吸等溫線圖5豬糞沼渣水熱炭的氮氣吸附-解吸等溫線2．2產(chǎn)氣特性2．2．1日產(chǎn)氣量及甲烷含量各處理日產(chǎn)氣量、累積產(chǎn)氣量及甲烷含量如圖6～圖8所示。由圖6可以看出:空白對照(T0C)在前5d基本正常產(chǎn)氣，但之后由于沒有新鮮底物(豬糞)的補(bǔ)充，系統(tǒng)逐漸無產(chǎn)氣能力，這說明接種物活性基本正常。豬糞厭氧消化的初始階段，產(chǎn)氣量逐漸增加，至第3天出現(xiàn)第1次高峰，隨后小幅降低。第5天后日產(chǎn)氣量穩(wěn)步上升，至第12天，TS=4%的處理其日產(chǎn)氣量達(dá)到最大值(即99和85mL)，隨后逐漸降低，直至第32天，反應(yīng)基本結(jié)束;而TS=8%的處理至第12天時，其日產(chǎn)氣量仍有巨大產(chǎn)氣潛力，并在第19天達(dá)到產(chǎn)氣最大值(即110和123mL)，隨后逐漸降低直至反應(yīng)結(jié)束。添加H-190后，不同TS處理的?

圖3)的分析�？梢钥闯�，HTC后水熱炭的比表面積比豬糞沼渣提高6．5倍，總孔隙體積提高5．4倍;但微孔體積有所降低，這主要是由于水熱炭材料中中孔結(jié)構(gòu)占優(yōu)勢［16］。N2吸附/脫附特征曲線(見圖4和圖5)也證明了這一點，根據(jù)國際純理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)劃分的吸附等溫線類型［24］，H-190的吸附類型為II型等溫線，說明這類物質(zhì)一般由非孔或宏孔固體產(chǎn)生。在較低壓力條件下吸附量都很低，隨著壓力的增大吸附量上升，明顯出現(xiàn)H3型遲滯回線(見圖4和圖5)，主要由片狀顆粒材料或由縫形孔材料給出。生物炭的特殊表面特性對厭氧消化過程中的微生物有以下促進(jìn)作用:首先，生物炭可吸附厭氧消化過程中產(chǎn)生的有害抑制物質(zhì)(如氨分子或氫氧化銨、硫化物等)有吸附作用，降低其對產(chǎn)甲烷過程的損害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改變微生物群落互營關(guān)系，促進(jìn)產(chǎn)甲烷過程中的直接電子傳遞(DIET)作用［26－27］。圖2豬糞沼渣表面掃描電鏡圖圖3豬糞沼渣水熱炭表面掃描電鏡圖表3豬糞沼渣及其水熱炭的表面積及孔隙結(jié)構(gòu)物料SBET(m2·g－1)總體積微孔體積(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔徑nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET為比表面積(基于BET多分子層吸附理論)圖4豬糞沼渣的氮氣吸附-解吸等溫線圖5豬糞沼渣水熱炭的氮氣吸附-解吸等溫線2．2產(chǎn)氣特性2．2．1日產(chǎn)氣量及甲烷含量各處理日產(chǎn)氣量、累積產(chǎn)氣量及甲烷含量如圖6～圖8所示。由圖6可以看出:空白對照(T0C)在前5d基本正常產(chǎn)氣，但之后由于沒有新鮮底物(豬糞)的補(bǔ)充，系統(tǒng)逐漸無產(chǎn)氣能力，這說明接種物活性基本正常。豬糞厭氧消化的初始階段，產(chǎn)氣量逐漸增加，至?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]麥秸生物炭添加對豬糞中溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響[J]. 許彩云,靳紅梅,常志州,杜靜,黃紅英,艾玉春,周立祥.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2016(06)
[2]水熱炭的制備、性質(zhì)及應(yīng)用[J]. 吳艷姣,李偉,吳瓊,劉守新.  化學(xué)進(jìn)展. 2016(01)
[3]我國養(yǎng)豬戶糞污處理問題分析及治理建議——基于四省284個樣本的調(diào)研[J]. 黃澤穎,陳雙慶,王濟(jì)民.  中國畜牧雜志. 2015(10)



本文編號：3497765