總固體濃度和糞桿比對(duì)沼氣發(fā)酵的影響.pdf

1、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(duì)比試驗(yàn)。通過對(duì)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

2、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

3、∶0?？偣腆w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(duì)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(duì)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。混合發(fā)酵牛糞玉米秸稈的優(yōu)化配比為2∶1（質(zhì)量比）。

4、r>　　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(shì)?？偣腆w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

5、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

6、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

7、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。總固體濃度過高和過低，沼氣發(fā)酵不徹底，營(yíng)養(yǎng)元素的釋放相對(duì)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(duì)較多。同時(shí)玉米秸稈粗纖維含量過高，不利于發(fā)酵原