混合原料对厌氧发酵产气效果影响研究

发布时间：2020-11-04 19:26

　　 与单一原料厌氧发酵相比，混合原料厌氧发酵受原料的地域性和季节性影响较小，并能弥补单一原料营养不全面的缺陷[1]，因此混合原料厌氧发酵是近年来厌氧发酵领域研究的热点之一。牛粪是沼气发酵过程中常用的原料，其碳氮比适合厌氧发酵且微生物种群丰富，但缺点是粗纤维含量大，易降解物质少，速效养分不高。将牛粪与营养物质丰富的餐厨废弃物、含水量较低的玉米秸秆进行混合厌氧发酵可以提高沼气生产的效率，降低对环境的污染，同时为秸秆与餐厨废弃物的资源化和减量化提供一条途径。 本试验对选取的三种原料进行理化性质分析，分别进行了两种原料混合以及三种原料混合的试验，通过分析不同混合比例对产气量的影响，得出适宜的工艺条件。试验结论如下： （1）在35±1℃的恒温厌氧发酵条件下，TS调节为8%，接种量30%时牛粪与玉米秸秆均能正常产气，牛粪的产气能力明显高于玉米秸秆。对餐厨废弃物进行厌氧发酵处理，尤其是用单相反应器处理容易造成挥发性脂肪酸的积累，在TS浓度大于2.25%会发生酸败。3种发酵原料的累积产气量比较为：牛粪＞玉米杆＞餐厨废弃物。 （2）由于牛粪与玉米秸秆所含粗纤维含量大，速效养分也都不高，而牛粪为原料的发酵过程产气过程稳定、气质好，缓冲能力强、系统运行稳定，加入玉米秸秆后影响了厌氧发酵系统的稳定，微生物菌群需要时间适应，而使得混合后各比例的TS产气量没有显著提高。而餐厨废弃物有机物含量较高，可生物降解程度高，产甲烷潜力较高，在适合的混合比例下进行厌氧发酵可使混合后的产气量大大提高。 （3）混合比例和浓度双因素对产气量的影响显著，当发酵浓度一定时，产气量与混合比例的大小密切相关。当混合比例中餐厨废弃物含量在0.1~0.2之间取值时，产气量随发酵浓度的增加而升高；进混合比例中餐厨废弃物含量在0.2~0.4之间取值时，产气量随发酵浓度的增加呈现迅速降低的趋势。 （4）根据总产气量，利用响应曲面优化的方法进行多元回归拟合，拟合之后即可得出三种原料试验的线性回归方程，得出三种原料混合发酵最佳工艺参数为：原料配比（餐厨含量）=1∶0.6∶0.4(22%)；TS浓度=9.9%。预期最佳产气量为87.18L。对优化结果进行验证，经过试验验证得到的验证值与模型优化出的预测值相对误差小于1%，表明优化结果具有合理性。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：S216.4
【部分图文】：

图 1-1 有机物厌氧发酵降解途径[48]Fig1-1 Diagram of anaerobic digestion process厌氧发酵技术发展至今比较成熟的有四种理论，它们分别是一阶段理论、两阶段理论和四阶段理论，其中应用较多的是三阶段理论。（1）一阶段理论20 世纪初，V.L.Omeliansky(1960)提出了甲烷形成的一阶段理论，即由纤维素

图 2-2 试验装置实物图Fig.2-2 Picture of experimental device标与试验药品试剂标中监测的指标有：TS、VS、PH 值、日产气量、气体成分

相应的色谱图如图 2-3、2-4 所示。气象色谱进行定量分析，首先需要根据实际情况建立一个分析方法；然后运行化合物不同浓度的标准样，得到相应的响应值；在相同的条件下分析包含该化浓度的待测样，得到相应的响应值；将未知浓度的该化合物的相应值与已知浓物的响应值相比较，从而确定出未知化合物的浓度。方法：采用外标法测定气体成分及含量。
【参考文献】

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本文编号：2870504