生物氢烷耦合微藻养殖的畜禽粪污资源化系统质量流分析

发布时间：2024-06-02 19:24

　　目前畜禽废弃物厌氧产甲烷技术具有发酵周期长和发酵液处理难等问题,相比之下,耦合两阶段厌氧发酵和微藻技术制取氢气和甲烷(氢烷)可缩短发酵周期,发酵液通过养殖微藻实现营养回收,且生物量增值可用于制取更多氢烷气体,是一种具有应用前景的集成系统。文章在实验室规模下构建日处理量为6 kg猪粪的耦合系统,并对其进行质量流分析。耦合系统质量流分析表明,与仅厌氧发酵产生物氢烷相比,耦合系统能量回收率提高了23.61%,且耦合系统可更有效利用氮元素,为畜禽粪污资源化途径提供参考。

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【部分图文】：

图1生物氢烷耦合微藻养殖的畜禽粪污利用系统

藻环境适应能力强，可以在盐湖及非耕地中生长，不占用农业用地;3)通过微藻处理发酵液不产生额外污染物且能有效回收营养元素，是更环保和可持续的途径［12］。针对目前畜禽粪污厌氧产甲烷过程的问题，笔者将构建生物氢烷耦合微藻养殖的畜禽粪污利用系统，以两阶段厌氧发酵为主，并辅以发酵液培养微....

图2单阶段厌氧发酵系统碳元素流动示意图

23］。与其他生物燃料的生产过程相比，微藻培养与沼气生产相结合具有更强的竞争力［24］。在本模块中，收获的小球藻与猪粪混合进行两阶段厌氧发酵，操作条件如上所述，微藻养殖与两阶段发酵耦合使氢气和甲烷产量分别增加6．42L·d－1和88．52L·d－1。微藻养殖过程中每生产1kg小球....

图3两阶段厌氧发酵系统碳元素流动示意图

它发酵液处理方式相比，该耦合系统产生1kg小球藻后经两阶段厌氧发酵可额外获得能量12．33MJ。2结果与分析2．1碳元素流动利用猪粪厌氧发酵产甲烷系统碳元素流动情况如图2所示。该系统稳定运行时，根据上述数据有:投入猪粪6kg，碳元素含量为7．8%［25］，猪粪中含碳468g;投入....

图4厌氧发酵系统营养元素流动示意图

还田场景高出36．1%。利用猪粪厌氧产甲烷(生物氢烷)耦合微藻养殖时，通过微藻养殖循环利用猪粪原料中的氮元素，该系统中氮元素仅在厌氧过程中损失4．32g，其利用率高达90%，比其他两个场景均高出不少。从氮元素流动情况来看，利用猪粪厌氧发酵耦合微藻养殖可使氮元素在其系统内部循环流动....

本文编号：3987675