玉米秸稈與牛糞混合發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝研究.pdf

1、隨著化石燃料的不斷利用和消耗，環(huán)境問題的日益增加，太陽能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等可再生能源的開發(fā)利用顯得尤為重要。沼氣發(fā)酵是一種利用生物質(zhì)能的方式，它可產(chǎn)生氣體燃料甲烷。秸稈是厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的重要原料。2014年我國(guó)秸稈總量約為7.66億噸，其中玉米秸稈年產(chǎn)量約為2.24億噸。本文以玉米秸稈的長(zhǎng)時(shí)間貯存和沼氣化利用為背景，研究了不同形態(tài)（干黃或青貯）玉米秸稈的厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能，發(fā)酵過程中接種量和總固體濃度的篩選比較，以及添加乙酸對(duì)玉米秸稈青

2、貯效果及其發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的影響。
　　1.采用中溫批式沼氣發(fā)酵試驗(yàn)，使用青貯秸稈與干黃玉米秸桿分別與牛糞混合消化，以厭氧消化配比為研究?jī)?nèi)容，分別對(duì)發(fā)酵過程中 pH、產(chǎn)氣和產(chǎn)甲烷的情況進(jìn)行分析。然后根據(jù)產(chǎn)氣情況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)果表明，牛糞與青貯玉米秸稈混合厭氧發(fā)酵可以提高沼氣產(chǎn)量，最佳干物質(zhì)配比7:3。在混合比例7:3時(shí)，與干黃玉米秸稈比較，青貯秸稈與牛糞的混合發(fā)酵，累積產(chǎn)氣量增加了4.76％，累積甲烷產(chǎn)量增加了61.5%。采用修

3、正 Gompertz模型擬合結(jié)果表明，配比為7:3時(shí)延滯時(shí)間短，也有較高的甲烷產(chǎn)量。
　　2.以接種量和固體濃度為研究?jī)?nèi)容進(jìn)行批式發(fā)酵試驗(yàn)。牛糞與青貯玉米秸稈厭氧發(fā)酵需要適當(dāng)?shù)慕臃N量，在接種量為30%時(shí)，可以獲得較高的產(chǎn)氣量與產(chǎn)甲烷量。過大的接種量會(huì)加快有機(jī)質(zhì)的消耗，縮短厭氧消化的周期?？偣腆w濃度（TS）為10%時(shí)，牛糞與青貯玉米秸稈能穩(wěn)定發(fā)酵產(chǎn)沼氣。TS為12%時(shí)產(chǎn)氣效果較好。TS為14%時(shí)，累積產(chǎn)氣及產(chǎn)甲烷量反而有所下降。牛糞

4、與青貯玉米秸稈混合厭氧發(fā)酵的適宜接種量為30%，TS為12%。
　　3.以不同乙酸添加量的玉米秸稈為材料，分別設(shè)置3個(gè)平行進(jìn)行青貯，比較青貯的效果。不同乙酸添加量對(duì)玉米秸稈青貯品質(zhì)的影響具有一定的差異性，但隨著乙酸添加量的增加，各指標(biāo)不具有連續(xù)變化的傾向。鮮玉米秸稈添加1%~6%乙酸，經(jīng)過250d的貯存后，在乙酸添加量為1%時(shí)，可以提高玉米秸稈青貯的品質(zhì)。
　　4.通過牛糞與不同乙酸添加量的青貯秸稈混合批式沼氣發(fā)酵，考察了消

5、化過程中沼液的pH、VFAs、COD、NH4+-N的變化情況，利用修正 Gompertz方程分析厭氧消化的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并對(duì)厭氧消化前后纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量進(jìn)行分析。結(jié)果表明，未添加乙酸秸稈沼氣發(fā)酵過程中的產(chǎn)酸總量最小，乙酸添加量為4%的青貯玉米秸稈用以沼氣發(fā)酵可以獲得較好的產(chǎn)氣效果，同時(shí)縮短了厭氧消化的啟動(dòng)時(shí)間。厭氧消化過程中纖維素和半纖維素的降解率分別為24.4%和24.0%。
　　綜上，青貯玉米秸稈與牛糞混合厭氧發(fā)酵前