典型畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷潛力試驗(yàn)觀測(cè)與估算.pdf

1、畜禽糞便管理過(guò)程是農(nóng)業(yè)溫室氣體的重要排放源之一，而畜禽糞便無(wú)氧降解的比例又是畜禽糞便產(chǎn)生與管理過(guò)程中影響甲烷排放的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，厭氧發(fā)酵既能顯著減少CH4排放，又能提供清潔能源替代化石燃料，實(shí)現(xiàn)畜禽廢棄物的資源化利用，無(wú)疑是一種優(yōu)良的CH4減排方式。同時(shí)，考慮到由于我國(guó)畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大及生產(chǎn)方式的改變而導(dǎo)致在編制溫室氣體清單時(shí)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)給出的B0的缺省值已不再符合我國(guó)畜牧業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，本文在參考國(guó)內(nèi)外文

2、獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，選取雞糞、牛糞、豬糞三種主要畜禽糞便，在（37±0.5）℃條件下進(jìn)行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗(yàn)。首先以豬糞為例，考察含固率和接種比對(duì)豬糞中溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響，并對(duì)不同試驗(yàn)條件下的累積沼氣產(chǎn)量、單位底物累積沼氣產(chǎn)量、累積甲烷產(chǎn)量、單位底物累積甲烷產(chǎn)量、TS及VS去除率、發(fā)酵液特性等進(jìn)行了測(cè)定并計(jì)算分析，獲取厭氧發(fā)酵適宜的含固率和接種比參數(shù)。之后，按照試驗(yàn)所得最優(yōu)含固率和接種比參數(shù)進(jìn)行BMP試驗(yàn)，選取北京及河北不同養(yǎng)殖場(chǎng)排出的蛋

3、雞糞(CM)、奶牛糞(DM)和豬糞(SM)在（37±0.5）℃條件下進(jìn)行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗(yàn)，通過(guò)量化BMP試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果并用動(dòng)力學(xué)模型對(duì)三種畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程進(jìn)行擬合，獲取符合我國(guó)現(xiàn)階段生產(chǎn)實(shí)際的B0值;最后根據(jù)BMP試驗(yàn)獲得的B0計(jì)算我國(guó)蛋雞糞、奶牛糞和豬糞三種主要畜禽糞便的年甲烷產(chǎn)生潛力，為畜禽糞便厭氧發(fā)酵參數(shù)選擇及我國(guó)畜牧業(yè)溫室氣體減排及相關(guān)政策制定提供參考。主要結(jié)論如下:
　　不同含固率和接種比下豬糞厭氧發(fā)酵試驗(yàn)表

4、明:所有處理中在TS=6％，r1/S=3.0時(shí)獲得最大沼氣產(chǎn)率，為469.1 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。在接種比相同的條件下，隨著含固率的提高，日最大產(chǎn)沼氣速率先增加后減小，且出現(xiàn)時(shí)間略滯后。在TS=6％，r1/S=3.0時(shí)甲烷產(chǎn)率最大，為333.2 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。含固率和接種比對(duì)產(chǎn)氣速率及累積甲烷產(chǎn)量均有顯著影響，且含固率對(duì)厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響大于接種比。動(dòng)力學(xué)

5、模型參數(shù)表明，F(xiàn)irst-order模型較修正的Gompertz模型能更好地模擬豬糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷規(guī)律，且在一定程度上，接種比例越大，含固率越高，F(xiàn)irst-order模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合精度越高。
　　畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷潛力試驗(yàn)表明:試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，CM、DM、SM單位底物累積甲烷產(chǎn)量分別為326.01、172.28、375.29 mL·g-1VSadded。CM、DM、SM三種物料的BMP1％分別為316.85、162.11、

6、351.63 mL·g-1，三種畜禽糞便的BMP1％均占到試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)得BMP值的90％以上，所以認(rèn)為BMP1％作為厭氧發(fā)酵中物料產(chǎn)甲烷潛力是有效的。用得到BMP1％所耗時(shí)長(zhǎng)作為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)間除相對(duì)縮短試驗(yàn)時(shí)間外，同時(shí)使得BMP測(cè)試結(jié)果有了量化標(biāo)準(zhǔn)，更能客觀比較相同物料在不同發(fā)酵時(shí)間下的試驗(yàn)結(jié)果。BMP試驗(yàn)測(cè)得的雞糞、牛糞和豬糞三種畜禽糞便的單位底物累積甲烷產(chǎn)量分別為0.33、0.17和0.38m3 kg-1VSadded，與對(duì)應(yīng)IPCC

7、給出的亞洲地區(qū)缺省值0.24、0.13和0.29 m3·kg-1VSadded不一致。綜合比較First-order模型和修正后的Gompertz模型兩種模型的參數(shù)，F(xiàn)irst-order模型相對(duì)擬合精度高，但兩者獲得的產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異并不顯著，并且，F(xiàn)irst-order模型和修正后的Gompertz模型的R2均大于0.9，且BMP∞也均達(dá)到了試驗(yàn)最終獲得累積甲烷產(chǎn)量的90％以上。綜合看來(lái)兩種模型的擬合精度均處于合理范圍內(nèi)，均能較