响应面法优化香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵工艺研究
发布时间：2021-11-05 06:27
将香蕉秸秆与猪粪混合后厌氧发酵,考察粪秸比（猪粪干物质占发酵原料干物质的质量分数）、厌氧污泥接种量（厌氧污泥占发酵料液的质量分数）和发酵温度对总产气量的影响。在此基础上,通过响应面法对厌氧发酵工艺进行优化,并建立总产气量与粪秸比、厌氧污泥接种量、发酵温度的二次回归模型。研究结果表明,建立的二次多项式数学模型具有高度显著性,模型拟合度、精确度高,数据合理。最佳工艺条件为:粪秸比为35.34%,厌氧污泥接种量为61.40%,发酵温度为40.27℃。在此条件下,总产气量的预测值为15 779.2mL,试验值为15 620.5mL,二者相对偏差为1.01%。可见,所得模型能够较好地优化发酵条件并预测总产气量,可为提高香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵产气量及提高发酵效率提供一定参考。
【文章来源】：环境污染与防治. 2019,41(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１厌氧发酵试验装置结构１—取样口；２—导气管；３—取气口；４—导水管；５—恒温水浴锅；６—发酵瓶；７—集气瓶；８—烧杯
控制厌氧发酵过程中厌氧污泥接种量为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节粪秸比分别为０、２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％、１００．００％，考察粪秸比对厌氧发酵总产气量的影响，结果见图２。由图２可见，随着粪秸比的增加，总产气量呈现增加后降低的趋势，香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵的总产气量高于秸秆或猪粪单独厌氧发酵的总产气量，当粪秸比为３５．００％～６５．００％时，总产气量达到较高水平。可见，将富碳农作物秸秆与富氮粪便合理配比，能有效提高产气量，这与张彬等［７］的研究结论一致。经测定，各处理组的ｐＨ在６．８～７．８内波动，沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６３％，发酵过程较为稳定。图２粪秸比对总产气量的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｎｕｒｅｔｏｓｔｒａｗｒａｔｉｏｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ２．１．２厌氧污泥接种量对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节厌氧污泥接种量分别为２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％，考察厌氧污泥接种量对总产气量的影响，结果见图３。由图３可见，随着厌氧污泥接种量的增加，总产气量呈现增加图３厌氧污泥接种量对总产气量的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ后降低的趋势。当厌氧污泥接种量为５０．００％～６５．００％时，
７．８内波动，沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６３％，发酵过程较为稳定。图２粪秸比对总产气量的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｎｕｒｅｔｏｓｔｒａｗｒａｔｉｏｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ２．１．２厌氧污泥接种量对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节厌氧污泥接种量分别为２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％，考察厌氧污泥接种量对总产气量的影响，结果见图３。由图３可见，随着厌氧污泥接种量的增加，总产气量呈现增加图３厌氧污泥接种量对总产气量的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ后降低的趋势。当厌氧污泥接种量为５０．００％～６５．００％时，总产气量相对较高。厌氧发酵过程中，各处理组运行稳定，ｐＨ均在适宜的范围内波动（６．９～７．８），沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６１％。２．１．３发酵温度对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，厌氧污泥接种量为５０．００％，调节发酵温度分别为３２．００、３５．００、３８．００、４１．００℃，考察发酵温度对总产气量的影响，结果见图４。由图４可见，随着发酵温度的升高，总产气量随之增加，当发酵温度为３８．００℃时，总产气量最大，为１５５７６．０ｍＬ。当发酵温度继续升高时，总产气量反而下降。不同发酵温度下，各处理组的ｐＨ（６
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆与畜禽粪便混合厌氧发酵产沼气特性研究[J]. 赵玲,王聪,田萌萌,李欣谕. 中国沼气. 2015(05)
[2]基于响应面分析法的微波-过氧化氢-碱预处理污泥水解酸化优化研究[J]. 贾瑞来,刘吉宝,魏源送. 环境科学学报. 2016(03)
[3]猪粪与玉米秸秆混合中温发酵产气效果[J]. 张彬,蒋滔,高立洪,韦秀丽,刘科,杨小玲. 环境工程学报. 2014(11)
[4]香蕉副产物综合利用研究进展[J]. 冯焕德,谢子四,魏守兴,赵增贤,陈业渊. 农学学报. 2014(07)
[5]玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵产沼气工艺优化[J]. 李轶,刘雨秋,张镇,易维明. 农业工程学报. 2014(05)
[6]接种物对秸秆猪粪混合干式厌氧发酵产沼气的影响[J]. 井良霄,邱凌,李自林,刘芳,周彦峰. 农机化研究. 2013(07)
[7]香蕉秸秆与牲畜粪便固体联合厌氧发酵产沼气的特性[J]. 田梦,刘晓玲,李十中,刘建双,赵云飞. 农业工程学报. 2013(07)
[8]不同种牛粪干发酵产气特性比较试验研究[J]. 祝其丽,汤晓玉,王文国,潘科,胡启春. 环境污染与防治. 2013(03)
[9]香蕉秸秆资源化利用的研究进展[J]. 刘国欢,邝继云,李超,王翀,梁其栋,成喜雨. 可再生能源. 2012(05)
硕士论文
[1]秸秆类原料厌氧发酵产沼气试验研究[D]. 高鑫.华中农业大学 2013
本文编号：3477257
【文章来源】：环境污染与防治. 2019,41(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１厌氧发酵试验装置结构１—取样口；２—导气管；３—取气口；４—导水管；５—恒温水浴锅；６—发酵瓶；７—集气瓶；８—烧杯
控制厌氧发酵过程中厌氧污泥接种量为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节粪秸比分别为０、２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％、１００．００％，考察粪秸比对厌氧发酵总产气量的影响，结果见图２。由图２可见，随着粪秸比的增加，总产气量呈现增加后降低的趋势，香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵的总产气量高于秸秆或猪粪单独厌氧发酵的总产气量，当粪秸比为３５．００％～６５．００％时，总产气量达到较高水平。可见，将富碳农作物秸秆与富氮粪便合理配比，能有效提高产气量，这与张彬等［７］的研究结论一致。经测定，各处理组的ｐＨ在６．８～７．８内波动，沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６３％，发酵过程较为稳定。图２粪秸比对总产气量的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｎｕｒｅｔｏｓｔｒａｗｒａｔｉｏｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ２．１．２厌氧污泥接种量对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节厌氧污泥接种量分别为２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％，考察厌氧污泥接种量对总产气量的影响，结果见图３。由图３可见，随着厌氧污泥接种量的增加，总产气量呈现增加图３厌氧污泥接种量对总产气量的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ后降低的趋势。当厌氧污泥接种量为５０．００％～６５．００％时，
７．８内波动，沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６３％，发酵过程较为稳定。图２粪秸比对总产气量的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｎｕｒｅｔｏｓｔｒａｗｒａｔｉｏｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ２．１．２厌氧污泥接种量对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，发酵温度为３８．００℃，调节厌氧污泥接种量分别为２０．００％、３５．００％、５０．００％、６５．００％、８０．００％，考察厌氧污泥接种量对总产气量的影响，结果见图３。由图３可见，随着厌氧污泥接种量的增加，总产气量呈现增加图３厌氧污泥接种量对总产气量的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｓｌｕｄｇｅｏｎｔｏｔａｌｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ后降低的趋势。当厌氧污泥接种量为５０．００％～６５．００％时，总产气量相对较高。厌氧发酵过程中，各处理组运行稳定，ｐＨ均在适宜的范围内波动（６．９～７．８），沼气中甲烷体积分数稳定在５８％～６１％。２．１．３发酵温度对总产气量的影响控制厌氧发酵的粪秸比为５０．００％，厌氧污泥接种量为５０．００％，调节发酵温度分别为３２．００、３５．００、３８．００、４１．００℃，考察发酵温度对总产气量的影响，结果见图４。由图４可见，随着发酵温度的升高，总产气量随之增加，当发酵温度为３８．００℃时，总产气量最大，为１５５７６．０ｍＬ。当发酵温度继续升高时，总产气量反而下降。不同发酵温度下，各处理组的ｐＨ（６
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆与畜禽粪便混合厌氧发酵产沼气特性研究[J]. 赵玲,王聪,田萌萌,李欣谕. 中国沼气. 2015(05)
[2]基于响应面分析法的微波-过氧化氢-碱预处理污泥水解酸化优化研究[J]. 贾瑞来,刘吉宝,魏源送. 环境科学学报. 2016(03)
[3]猪粪与玉米秸秆混合中温发酵产气效果[J]. 张彬,蒋滔,高立洪,韦秀丽,刘科,杨小玲. 环境工程学报. 2014(11)
[4]香蕉副产物综合利用研究进展[J]. 冯焕德,谢子四,魏守兴,赵增贤,陈业渊. 农学学报. 2014(07)
[5]玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵产沼气工艺优化[J]. 李轶,刘雨秋,张镇,易维明. 农业工程学报. 2014(05)
[6]接种物对秸秆猪粪混合干式厌氧发酵产沼气的影响[J]. 井良霄,邱凌,李自林,刘芳,周彦峰. 农机化研究. 2013(07)
[7]香蕉秸秆与牲畜粪便固体联合厌氧发酵产沼气的特性[J]. 田梦,刘晓玲,李十中,刘建双,赵云飞. 农业工程学报. 2013(07)
[8]不同种牛粪干发酵产气特性比较试验研究[J]. 祝其丽,汤晓玉,王文国,潘科,胡启春. 环境污染与防治. 2013(03)
[9]香蕉秸秆资源化利用的研究进展[J]. 刘国欢,邝继云,李超,王翀,梁其栋,成喜雨. 可再生能源. 2012(05)
硕士论文
[1]秸秆类原料厌氧发酵产沼气试验研究[D]. 高鑫.华中农业大学 2013
本文编号：3477257
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