沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化的促进作用
发布时间：2021-11-15 23:59
为探明沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,该研究以190℃水热炭化制备的猪粪沼渣水热炭（H-190）为研究对象,采用批次发酵实验,探讨H-190添加对猪粪中温（37℃）厌氧消化产气特性的影响。结果表明,TS=4.0%的猪粪中温厌氧消化系统中,添加H-190后系统的平均产气量和产甲烷量分别为313.07和191.35 m L·g-1VS,较纯猪粪处理提高了29.81%和26.22%;而TS=8%的体系中,添加H-190后,二者分别为233.59和145.00 mL·g-1VS,较纯猪粪处理提高了12.08%和13.39%。添加H-190可提高TS=4%猪粪中温厌氧发酵系统的消化效率,缩短厌氧消化的延滞期,但对TS=8.0%的系统则相反。沼渣水热炭优良的表面特性是缓解猪粪厌氧消化过程中中间代谢物质的抑制、促进微生物间的电子传递、提高系统消化产气和产甲烷的主要原因。该研究对养殖场粪污厌氧消化高效处理具有工程指导意义。
【文章来源】：中国沼气. 2018,36(01)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
厌氧发酵装置图
温线，说明这类物质一般由非孔或宏孔固体产生。在较低压力条件下吸附量都很低，随着压力的增大吸附量上升，明显出现H3型迟滞回线(见图4和图5)，主要由片状颗粒材料或由缝形孔材料给出。生物炭的特殊表面特性对厌氧消化过程中的微生物有以下促进作用:首先，生物炭可吸附厌氧消化过程中产生的有害抑制物质(如氨分子或氢氧化铵、硫化物等)有吸附作用，降低其对产甲烷过程的损害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改变微生物群落互营关系，促进产甲烷过程中的直接电子传递(DIET)作用［26－27］。图2猪粪沼渣表面扫描电镜图图3猪粪沼渣水热炭表面扫描电镜图表3猪粪沼渣及其水热炭的表面积及孔隙结构物料SBET(m2·g－1)总体积微孔体积(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔径nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET为比表面积(基于BET多分子层吸附理论)图4猪粪沼渣的氮气吸附-解吸等温线图5猪粪沼渣水热炭的氮气吸附-解吸等温线2．2产气特性2．2．1日产气量及甲烷含量各处理日产气量、累积产气量及甲烷含量如图6～图8所示。由图6可以看出:空白对照(T0C)在前5d基本正常产气，但之后由于没有新鲜底物(猪粪)的补充，系统逐渐无产气能力，这说明接种物活性基本正常。猪粪厌氧消化的初始阶段，产气量逐渐增加，至第3天出现第1次高峰，随后小幅降低。第5天后日产气量稳步上升，至第12天，TS=4%的处理其日产气量达到最大值(即99和85mL)，随后逐渐降低，直至第32天，反应基本结束;而TS=8%的处理至第12天时，其日产气量仍有巨大产气潜力，并在第19天达到产气最大值(即110和123mL)，随后逐渐降低直至反应结束。添加H-190后，不同TS处理的?
图3)的分析。可以看出，HTC后水热炭的比表面积比猪粪沼渣提高6．5倍，总孔隙体积提高5．4倍;但微孔体积有所降低，这主要是由于水热炭材料中中孔结构占优势［16］。N2吸附/脱附特征曲线(见图4和图5)也证明了这一点，根据国际纯理论与应用化学联合会(IUPAC)划分的吸附等温线类型［24］，H-190的吸附类型为II型等温线，说明这类物质一般由非孔或宏孔固体产生。在较低压力条件下吸附量都很低，随着压力的增大吸附量上升，明显出现H3型迟滞回线(见图4和图5)，主要由片状颗粒材料或由缝形孔材料给出。生物炭的特殊表面特性对厌氧消化过程中的微生物有以下促进作用:首先，生物炭可吸附厌氧消化过程中产生的有害抑制物质(如氨分子或氢氧化铵、硫化物等)有吸附作用，降低其对产甲烷过程的损害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改变微生物群落互营关系，促进产甲烷过程中的直接电子传递(DIET)作用［26－27］。图2猪粪沼渣表面扫描电镜图图3猪粪沼渣水热炭表面扫描电镜图表3猪粪沼渣及其水热炭的表面积及孔隙结构物料SBET(m2·g－1)总体积微孔体积(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔径nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET为比表面积(基于BET多分子层吸附理论)图4猪粪沼渣的氮气吸附-解吸等温线图5猪粪沼渣水热炭的氮气吸附-解吸等温线2．2产气特性2．2．1日产气量及甲烷含量各处理日产气量、累积产气量及甲烷含量如图6～图8所示。由图6可以看出:空白对照(T0C)在前5d基本正常产气，但之后由于没有新鲜底物(猪粪)的补充，系统逐渐无产气能力，这说明接种物活性基本正常。猪粪厌氧消化的初始阶段，产气量逐渐增加，至?
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响[J]. 许彩云,靳红梅,常志州,杜静,黄红英,艾玉春,周立祥. 农业环境科学学报. 2016(06)
[2]水热炭的制备、性质及应用[J]. 吴艳姣,李伟,吴琼,刘守新. 化学进展. 2016(01)
[3]我国养猪户粪污处理问题分析及治理建议——基于四省284个样本的调研[J]. 黄泽颖,陈双庆,王济民. 中国畜牧杂志. 2015(10)
本文编号：3497765
【文章来源】：中国沼气. 2018,36(01)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
厌氧发酵装置图
温线，说明这类物质一般由非孔或宏孔固体产生。在较低压力条件下吸附量都很低，随着压力的增大吸附量上升，明显出现H3型迟滞回线(见图4和图5)，主要由片状颗粒材料或由缝形孔材料给出。生物炭的特殊表面特性对厌氧消化过程中的微生物有以下促进作用:首先，生物炭可吸附厌氧消化过程中产生的有害抑制物质(如氨分子或氢氧化铵、硫化物等)有吸附作用，降低其对产甲烷过程的损害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改变微生物群落互营关系，促进产甲烷过程中的直接电子传递(DIET)作用［26－27］。图2猪粪沼渣表面扫描电镜图图3猪粪沼渣水热炭表面扫描电镜图表3猪粪沼渣及其水热炭的表面积及孔隙结构物料SBET(m2·g－1)总体积微孔体积(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔径nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET为比表面积(基于BET多分子层吸附理论)图4猪粪沼渣的氮气吸附-解吸等温线图5猪粪沼渣水热炭的氮气吸附-解吸等温线2．2产气特性2．2．1日产气量及甲烷含量各处理日产气量、累积产气量及甲烷含量如图6～图8所示。由图6可以看出:空白对照(T0C)在前5d基本正常产气，但之后由于没有新鲜底物(猪粪)的补充，系统逐渐无产气能力，这说明接种物活性基本正常。猪粪厌氧消化的初始阶段，产气量逐渐增加，至第3天出现第1次高峰，随后小幅降低。第5天后日产气量稳步上升，至第12天，TS=4%的处理其日产气量达到最大值(即99和85mL)，随后逐渐降低，直至第32天，反应基本结束;而TS=8%的处理至第12天时，其日产气量仍有巨大产气潜力，并在第19天达到产气最大值(即110和123mL)，随后逐渐降低直至反应结束。添加H-190后，不同TS处理的?
图3)的分析。可以看出，HTC后水热炭的比表面积比猪粪沼渣提高6．5倍，总孔隙体积提高5．4倍;但微孔体积有所降低，这主要是由于水热炭材料中中孔结构占优势［16］。N2吸附/脱附特征曲线(见图4和图5)也证明了这一点，根据国际纯理论与应用化学联合会(IUPAC)划分的吸附等温线类型［24］，H-190的吸附类型为II型等温线，说明这类物质一般由非孔或宏孔固体产生。在较低压力条件下吸附量都很低，随着压力的增大吸附量上升，明显出现H3型迟滞回线(见图4和图5)，主要由片状颗粒材料或由缝形孔材料给出。生物炭的特殊表面特性对厌氧消化过程中的微生物有以下促进作用:首先，生物炭可吸附厌氧消化过程中产生的有害抑制物质(如氨分子或氢氧化铵、硫化物等)有吸附作用，降低其对产甲烷过程的损害［12，19］;其次，生物炭可固定微生物［25］，改变微生物群落互营关系，促进产甲烷过程中的直接电子传递(DIET)作用［26－27］。图2猪粪沼渣表面扫描电镜图图3猪粪沼渣水热炭表面扫描电镜图表3猪粪沼渣及其水热炭的表面积及孔隙结构物料SBET(m2·g－1)总体积微孔体积(cm3·g－1)(cm3·g－1)平均孔径nmM-Ｒ0．45010．00300．001126．82H-1902．94390．01630．000423．16注:SBET为比表面积(基于BET多分子层吸附理论)图4猪粪沼渣的氮气吸附-解吸等温线图5猪粪沼渣水热炭的氮气吸附-解吸等温线2．2产气特性2．2．1日产气量及甲烷含量各处理日产气量、累积产气量及甲烷含量如图6～图8所示。由图6可以看出:空白对照(T0C)在前5d基本正常产气，但之后由于没有新鲜底物(猪粪)的补充，系统逐渐无产气能力，这说明接种物活性基本正常。猪粪厌氧消化的初始阶段，产气量逐渐增加，至?
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响[J]. 许彩云,靳红梅,常志州,杜静,黄红英,艾玉春,周立祥. 农业环境科学学报. 2016(06)
[2]水热炭的制备、性质及应用[J]. 吴艳姣,李伟,吴琼,刘守新. 化学进展. 2016(01)
[3]我国养猪户粪污处理问题分析及治理建议——基于四省284个样本的调研[J]. 黄泽颖,陈双庆,王济民. 中国畜牧杂志. 2015(10)
本文编号：3497765
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