不同添加剂对猪粪厌氧发酵的影响

发布时间：2021-03-03 14:36

　　传统猪粪厌氧发酵沼气产率低,重金属含量高,限制了其在厌氧消化的广泛应用。文章选用猪粪为发酵原料,采用中温（35℃±1℃）厌氧发酵,发酵周期为35 d,通过添加不同种类添加剂（2. 5%粉煤灰,2. 5%生物炭,2. 5%磁性粉煤灰和2. 5%磁性生物炭）,研究它们对厌氧发酵沼气产量和甲烷含量的影响。同时,分析了厌氧消化运行过程中的p H值,COD,VFAs,NH+4-N以及厌氧消化后重金属浓度的的变化。结果表明:添加2. 5%的粉煤灰,2. 5%的生物炭和2. 5%的磁性粉煤灰均能促进猪粪的厌氧发酵,与空白对照相比,产气总量提高了约5%～12%; 4种添加剂对猪粪厌氧发酵产甲烷也具有促进作用,相对于空白对照组提高了4%～10%。猪粪厌氧发酵后,各实验组中重金属Cu和Zn的浓度都普遍升高,分别提高了1. 08～1. 35和1. 02～1. 10倍,表现出明显的"相对浓缩效应",这主要是因为有机质的降解,导致重金属浓度的升高。 

【文章来源】：中国沼气. 2018,36(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同添加剂对猪粪厌氧发酵日产气量的影响

用Pearson相关性分析。2结果与分析2．1不同添加剂对厌氧发酵日产气量和总产气量的影响图1和图2显示了猪粪厌氧发酵过程中日产气量和总产气量随时间变化的趋势。从图1可知，厌氧发酵前期，随着时间的积累，日产气量呈上升趋势，在发酵第6天时，2．5%粉煤灰，2．5%生物炭添加组和空白组均达到第1次产气高峰，日产气量分别为2225mL·d－1，2090mL·d－1和2132mL·d－1。2．5%磁性粉煤灰添加组在第8天达到第1次产气高峰，其值为2725mL·d－1。在第10天时，2．5%磁性生物炭添加组达到第1次产气高峰，其值为2920mL·d－1，而2．5%粉煤灰，2．5%生物炭添加组和空白达到了第2次产气高峰，日产气量分别为3032mL·d－1，3200mL·d－1和3183mL·d－1。随着厌氧发酵的进行，发酵底物也在不断地被消耗，产气量逐渐呈下降趋势，它们之间的日产气量差值也随着时间图1不同添加剂对猪粪厌氧发酵日产气量的影响图2不同添加剂对猪粪厌氧发酵总产气量的影响的推移而逐渐减少，各实验组的变化趋势基本一致。从图2中可以观察到总产气量随时间的变化趋势，与空白对照组相比，除2．5%磁性生物炭添加组外，其余添加组总产气量均高于空白对照组，总产气量提高了1．05～1．12倍。在厌氧发酵中钙离子对于甲烷菌和微生物聚集体的形成都是必要的［17］，2.5%粉煤灰和2.5%磁性粉煤灰添加组中的粉煤灰的化学组成中含有CaO，在厌氧发酵过程中释放出来的钙离子对厌氧发酵有一定的促进作用，而2.5%磁性粉煤灰和2.5%磁性生物炭添加组的产气量相对2.5%粉煤灰和2.5%生物

平衡、液相内的酸碱平衡以及固/液相间的溶解平衡共同作用的结果［18］。在pH值为6～8范围内，其值主要取决于代谢过程中挥发酸，碱度，氨氮，CO2，H2之间自然建立的缓冲平衡［19］。在厌氧发酵第5天时pH值呈现明显的下降趋势，这是由于挥发性脂肪酸的积累，导致厌氧发酵溶液内的pH值下降，随着厌氧发酵的进行，溶液中的pH值由于自身的调节作用呈现上升的趋势，各实验组的pH值变化趋势相近，其pH值均保持在适宜厌氧发酵的pH值的范围内。图4厌氧发酵过程中pH值的变化2．4不同添加剂对溶液中COD的影响图5显示了厌氧发酵过程中COD的变化，从图中观察到COD在第5天时达到最大值，最大值分别为6076mg·L－1(2．5%粉煤灰)，6232mg·L－1(2.5%生物炭)，5492mg·L－1(2．5%磁性粉煤灰)，5482mg·L－1(2．5%磁性生物炭)和4952mg·L－1(空白)。实验初期，物料大多数以大分子的形式存在，所以大量的COD没有被释放出来，随着厌氧发酵的不断进行，大分子的有机物被分解成小分子的有机物，大部分的COD被释放出来，添加剂激活作用提高了厌氧发酵的反应速率，加快了猪粪的厌氧消化，导致添加组中的COD的值高于CK组，随着厌氧发酵的进行，COD不断地被消耗，COD也呈现下降的趋势。2．5不同添加剂对溶液中VFAs的影响挥发性脂肪酸主要由乙酸、丙酸、丁酸等组成，其浓度过高或过低对厌氧发酵都会产生影响。由图6可以看出，各实验组VFAs在厌氧发酵初期有不同程度的升高趋势，在第6天时VFAs达到最大值，VFAs的最大值分别达到61

【参考文献】：
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本文编号：3061438