總固體濃度、碳氮比和水力停留時(shí)間對(duì)奶牛糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣及其沼液性質(zhì)的影響.pdf

1、隨著社會(huì)物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對(duì)于奶制品的需求量也越來(lái)越大。因此奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)生產(chǎn)規(guī)模和數(shù)量也逐漸增加，隨之帶來(lái)的奶牛糞便污染問(wèn)題不容小覷。如今奶牛糞便的處理問(wèn)題已成為奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)能否達(dá)標(biāo)排放和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。厭氧發(fā)酵法因其具有動(dòng)力消耗低、污泥產(chǎn)量少、能消除臭氣、殺死致病菌和致病蟲卵以及產(chǎn)生生物能源（沼氣）等特點(diǎn)被奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)廣泛采用。而厭氧發(fā)酵過(guò)程又受多個(gè)因素的影響，在影響厭氧發(fā)酵的因素中總固體濃度(TS)、碳氮比(C/N)和水力停留

2、時(shí)間(HRT)對(duì)于厭氧發(fā)酵過(guò)程的影響較大且人為調(diào)控簡(jiǎn)單、方便、更加經(jīng)濟(jì)可行;另一方面對(duì)于TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧發(fā)酵綜合分析方面的研究較少。因此本文采用序批式工況和半連續(xù)式工況相結(jié)合的方法，研究TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)的影響并尋求高效產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)低值排放的適宜發(fā)酵參數(shù)TS、C/N和HRT，為奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程的參數(shù)選擇提供理論依據(jù)。
　　以奶牛糞便為發(fā)酵原料，采用序批式發(fā)酵方式，改變發(fā)酵料液

3、TS和C/N，得到不同TS不同C/N下的產(chǎn)氣效果（沼氣產(chǎn)氣速率、累積產(chǎn)氣量、干物質(zhì)產(chǎn)氣率和平均甲烷含量）以及發(fā)酵過(guò)程中沼液性質(zhì)(pH、VFA、COD、TN、NH4+-N、TP)的動(dòng)態(tài)變化曲線。結(jié)果表明，C/N為25條件下，厭氧發(fā)酵過(guò)程較穩(wěn)定且啟動(dòng)較快;TS為2％～10％時(shí)，池容產(chǎn)氣率由0.16 m3/m3·d逐漸增加到0.54m3/m3·d。干物質(zhì)產(chǎn)氣率、平均甲烷含量均在C/N為25、TS為6％時(shí)最高，分別達(dá)到236.46 mL/g V

4、S和68.59％;此時(shí)沼液COD去除率、氨氮變化率、TP去除率分別達(dá)到48.47％、80％和55％以上。以產(chǎn)氣效果（干物質(zhì)產(chǎn)氣率、平均甲烷含量）、沼液性質(zhì)(COD、TN、TP去除率)為響應(yīng)指標(biāo)，采用因子序列生成法分析，進(jìn)一步確認(rèn)了序批式發(fā)酵產(chǎn)氣效果好且沼液性質(zhì)利于后續(xù)處理的適宜發(fā)酵參數(shù)是TS為6％和C/N為25。
　　同樣地，以奶牛糞便為發(fā)酵原料，采用半連續(xù)式發(fā)酵方式，固定篩選出的適宜發(fā)酵料液TS和C/N，得到不同HRT下的產(chǎn)氣效

5、果（沼氣產(chǎn)氣速率、累積產(chǎn)氣量、干物質(zhì)產(chǎn)氣率和平均甲烷含量）以及發(fā)酵過(guò)程中沼液性質(zhì)（pH、VFA、COD、TN、NH4+-N、TP）的動(dòng)態(tài)變化曲線。結(jié)果表明，在整個(gè)試驗(yàn)周期中，前50 d能正常產(chǎn)氣而后10d則出現(xiàn)酸抑制現(xiàn)象;最大池容產(chǎn)氣率為0.45 m3/m3·d，出現(xiàn)在HRT為20 d時(shí)，這個(gè)結(jié)果也為因子序列生成法所確認(rèn)。
　　為能預(yù)測(cè)奶牛糞便厭氧發(fā)酵過(guò)程中的產(chǎn)氣狀況便于人為操作和調(diào)控為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和研究基礎(chǔ)。對(duì)適宜參數(shù)T

6、S為6％和C/N為25條件下的序批式發(fā)酵產(chǎn)氣狀況和TS=6％、C/N=25、HRT=20 d條件下的半連續(xù)式發(fā)酵產(chǎn)氣狀況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，模擬了日產(chǎn)氣量、累積產(chǎn)氣量對(duì)發(fā)酵時(shí)間的動(dòng)力學(xué)方程，均能很好擬合奶牛糞便厭氧發(fā)酵日產(chǎn)氣量與累積產(chǎn)氣量的變化曲線。
　　綜上所述，TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧產(chǎn)氣及其沼液性質(zhì)有顯著性影響，以產(chǎn)氣效果好以及沼液COD去除率、TN去除率、TP去除率高為目標(biāo)篩選的適宜發(fā)酵參數(shù)TS為6％、C/N為25、