通過長期中溫甲烷發(fā)酵試驗(yàn),考察了不同進(jìn)料總固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)（total solid,TS）（5%、7.5%、10%和15%）和有機(jī)負(fù)荷（organic loading rate,OLR）（2.5、3.75、5和7.5 g/（L·d））下雞糞中溫甲烷發(fā)酵效果,采用批次試驗(yàn)測定了各階段污泥利用乙酸的產(chǎn)甲烷活性。330 d的連續(xù)試驗(yàn)顯示,TS由5%增至15%,出料氨氮質(zhì)量濃度由（2 110±370）mg/L增至（6 890±220）mg/L,揮發(fā)性脂肪酸由（360±100）mg/L增至（8 800±500）mg/L,TS產(chǎn)甲烷率由（253±9）m L/g降至（173±22）m L/g。長期采用TS10%和15%的進(jìn)料,氨氮質(zhì)量濃度分別達(dá)到（6 510±300）和（6 890±220）mg/L,TS產(chǎn)甲烷率分別為（203±13）和（173±22）m L/g,比TS5%的降低了20%和32%。批次試驗(yàn)結(jié)果表明,氨氮累積導(dǎo)致微生物利用乙酸產(chǎn)甲烷的能力降低,當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到6 500和7 000 mg/L時,乙酸產(chǎn)甲烷活性分別降低59%和98%。雞糞中溫甲烷發(fā)酵能夠在進(jìn)料TS為5%和7.5%下穩(wěn)定運(yùn)行... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2018,34(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

反應(yīng)器在不同進(jìn)料TS條件下的運(yùn)行情況Fig注：4個階段進(jìn)料TS為5%、7.5%、10%和15%，對應(yīng)OLR為2.5、3.75、5和7.5g·(L·d)

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（http://www.tcsae.org）2018年236降解為氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]報道在雞糞中溫甲烷發(fā)酵過程中，氨氮質(zhì)量濃度超過4800mg/L發(fā)酵體系就會產(chǎn)生氨抑制。如圖2a和圖2d所示，隨著氨氮質(zhì)量濃度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS產(chǎn)甲烷率顯著降低（P<0.05）。作為水解酸化主要產(chǎn)物和產(chǎn)甲烷菌所利用底物，VFAs是評價水解酸化過程和產(chǎn)甲烷過程是否平衡的重要指標(biāo)。在穩(wěn)定運(yùn)行的反應(yīng)器中，產(chǎn)酸率和酸被轉(zhuǎn)化的速率一致，VFAs保持在較低的水平[23]。任南琪等[24]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)厭氧發(fā)酵體系中乙酸質(zhì)量濃度高于2340mg/L、丙酸質(zhì)量濃度高于310mg/L或丁酸質(zhì)量濃度高于2000mg/L時，產(chǎn)甲烷菌的活性將受到抑制。如果產(chǎn)酸速率增高或有機(jī)酸降解被抑制，VFAs將大量積累，造成產(chǎn)甲烷菌的活性降低與VFAs累積的惡性循化。VFAs的累積通常還會導(dǎo)致pH值的降低，進(jìn)而影響產(chǎn)甲烷菌的活性。進(jìn)料TS由5%增至15%，VFAs質(zhì)量濃度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值僅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，這可能與發(fā)酵體系中高濃度的氨氮和堿度（圖2d）有關(guān)。330d試驗(yàn)過程中，隨著進(jìn)料TS的提升，氨氮和VFAs逐漸累積，盡管pH值仍處于適宜產(chǎn)甲烷菌生長的范圍，長時間采用TS10%和15%進(jìn)料濃度，氨氮質(zhì)量濃度分別為(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS產(chǎn)甲烷率分別為(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分別降低了20%和32%，TS產(chǎn)甲烷率顯著下降（P<0.05）。因此，進(jìn)料TS大于10%的雞糞中溫甲烷發(fā)酵會因氨抑制導(dǎo)致產(chǎn)甲烷效率降低。2.2雞糞長期連續(xù)發(fā)酵過程物料平衡分析通過長期連續(xù)甲烷發(fā)酵試驗(yàn)，基于物

農(nóng)業(yè)工程學(xué)報（http://www.tcsae.org）2018年236降解為氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]報道在雞糞中溫甲烷發(fā)酵過程中，氨氮質(zhì)量濃度超過4800mg/L發(fā)酵體系就會產(chǎn)生氨抑制。如圖2a和圖2d所示，隨著氨氮質(zhì)量濃度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS產(chǎn)甲烷率顯著降低（P<0.05）。作為水解酸化主要產(chǎn)物和產(chǎn)甲烷菌所利用底物，VFAs是評價水解酸化過程和產(chǎn)甲烷過程是否平衡的重要指標(biāo)。在穩(wěn)定運(yùn)行的反應(yīng)器中，產(chǎn)酸率和酸被轉(zhuǎn)化的速率一致，VFAs保持在較低的水平[23]。任南琪等[24]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)厭氧發(fā)酵體系中乙酸質(zhì)量濃度高于2340mg/L、丙酸質(zhì)量濃度高于310mg/L或丁酸質(zhì)量濃度高于2000mg/L時，產(chǎn)甲烷菌的活性將受到抑制。如果產(chǎn)酸速率增高或有機(jī)酸降解被抑制，VFAs將大量積累，造成產(chǎn)甲烷菌的活性降低與VFAs累積的惡性循化。VFAs的累積通常還會導(dǎo)致pH值的降低，進(jìn)而影響產(chǎn)甲烷菌的活性。進(jìn)料TS由5%增至15%，VFAs質(zhì)量濃度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值僅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，這可能與發(fā)酵體系中高濃度的氨氮和堿度（圖2d）有關(guān)。330d試驗(yàn)過程中，隨著進(jìn)料TS的提升，氨氮和VFAs逐漸累積，盡管pH值仍處于適宜產(chǎn)甲烷菌生長的范圍，長時間采用TS10%和15%進(jìn)料濃度，氨氮質(zhì)量濃度分別為(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS產(chǎn)甲烷率分別為(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分別降低了20%和32%，TS產(chǎn)甲烷率顯著下降（P<0.05）。因此，進(jìn)料TS大于10%的雞糞中溫甲烷發(fā)酵會因氨抑制導(dǎo)致產(chǎn)甲烷效率降低。2.2雞糞長期連續(xù)發(fā)酵過程物料平衡分析通過長期連續(xù)甲烷發(fā)酵試驗(yàn)，基于物

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物炭介導(dǎo)雞糞厭氧消化性能研究[J]. 潘君廷,馬俊怡,邱凌,郭嘵慧,郜天磊.  中國環(huán)境科學(xué). 2016(09)
[2]含固率對牛糞常溫厭氧消化的影響[J]. 李禮,徐龍君.  環(huán)境工程學(xué)報. 2010(06)
[3]牛糞不同發(fā)酵濃度對沼氣中甲烷及硫化氫含量的影響[J]. 劉德江,張富年,邱桃玉,邱凌.  中國沼氣. 2008(05)
[4]中國畜禽糞便產(chǎn)生量估算及環(huán)境效應(yīng)[J]. 王方浩,馬文奇,竇爭霞,馬林,劉小利,許俊香,張福鎖.  中國環(huán)境科學(xué). 2006(05)



本文編號：3523283