序批式玉米秸秆牛粪混合厌氧干发酵产甲烷工艺优化研究

发布时间：2021-03-08 22:40

　　随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文着重研究了不同喷淋频率、接种量、物料配比作用下,玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵产甲烷、中间产物生成特性及其相互关系。结果表明:不同物料配比下,喷淋频率和接种量促进甲烷产量的作用方式不同,增加牛粪比例可显著提高产甲烷效率和产量。在甲烷产量快速增加阶段（第7～20天）,不同关键因素的变化对中间产物总量及其组分影响显著（P<0.05）,丙酸积累至约350mg/L以上时导致干发酵体系产甲烷能力下降,而氨氮浓度提高则有利于甲烷产量的提高。最优工艺参数,秸秆-牛粪干物质比为3∶7、喷淋频率为间隔6 h,接种量为30%获得最大甲烷产量为135.7 L/kg。该研究可为规模化养殖场利用序批式厌氧干发酵技术处理农业废弃物高效生产清洁能源提供理论指导。 

【文章来源】：农业工程学报. 2018,34(S1)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同因素作用下的有机酸浓度和pH值变化Fig.2ChangesoforganicacidconcentrationandpHvalueunderdifferentfactors注：X轴的2，4，6，8为喷淋间隔

产量作用关系的变化规律。但pH值的变化在厌氧发酵过程中具有一定的滞后性[24]，实际工程中还应根据有机酸浓度判断发酵质量，当总有机酸质量浓度超过2000mg/L时，体系易发生酸化，抑制产气[25]。注：X轴的2，4，6，8为喷淋间隔，单位h。下同。Note:2,4,6,8onXaxilearesprayfrequency,Unit:h.Sameasbelow.图2不同因素作用下的有机酸浓度和pH值变化Fig.2ChangesoforganicacidconcentrationandpHvalueunderdifferentfactors2.4氨氮生成性质氨氮是衡量厌氧发酵质量的重要指标，如图3不同因素作用下序批式厌氧干发酵体系氨氮浓度的变化所示，物料配比对氨氮浓度的影响最大，当秸秆-牛粪干物质比为3∶7时，与秸秆-牛粪干物质比5∶5和7∶3相比，氨氮浓度平均提高了80.7%和187.1%。在秸秆-牛粪干物质比例为3∶7时，降低喷淋频率使氨氮浓度升高，但这种趋势随着接种量的提高而减弱。接种量的变化引起氨氮浓度的变化不明显，氨氮质量浓度保持在767.3～854.3mg/L；秸秆-牛粪干物质比为5∶5时，除接种量为10%处理外，喷淋频率高有利于氨氮浓度的提升，而接种量对氨氮浓度的影响不显著（P>0.05）；进一步提高秸秆干物质比例至7∶3时，降低喷淋频率和提高接种量使氨氮浓度增加。根据2.1节关于不同因素甲烷产量性质研究结果表明，氨氮浓度提高，有利于干发酵体系甲烷产量提高，此时的氨氮浓度并未达到氨抑制浓度。氨氮浓度高，提高了干发酵系统的缓冲能力，也可为微生物提供快速生长所需的营养物质，加速中间产物如有机酸的转化[26]。本研究中，牛粪比例高时，牛粪中的蛋白质转化为氨氮，加速了有机酸的转

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3071779