物料浓度对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究.doc
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1、物料浓度对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究摘要:利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、沼气中甲烷体积分数、累积产气量和VFA为特征指标,研究不同物料浓度对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。发酵浓度不同,容积产气率和累积产气量不同,以TS8%最高10%次之,6%较低,在第15d累积产气量分别为125.996L、109.176L和88.763L,最高容积产气率分别为2.572LL-1d-1、2.172LL-1d-1和1.512LL-1d-1。现阶段秸秆处理利用方法中,采用厌氧发酵产沼气是一条清洁高效的秸秆利用途径,其反
2、应过程最为平和稳定、能耗最低、无污染、生态和经济效益最佳1。厌氧发酵按进料方式可分为批量(批式)发酵、半连续发酵和连续发酵2。连续发酵是指沼气池加满料正常产气后,每天分几次连续不断地加入预先设计的原料,同时也排走相同体积的发酵原料,使发酵过程连续进行下去2。实际运行良好的沼气工程中,多采用半连续式进料或连续式进料,厌氧过程处于稳定状态,水解产酸与产甲烷过程同时进行,有效避免过程中的产物抑制,提高了基质转化率3。该试验设发酵浓度(TS)设6%、8%、和10%在保持35恒温和厌氧的条件,水利停留时间为15d下,每天测沼气产量及沼气中的甲烷含量,每隔3天测定出料的TS浓度、挥发性脂肪酸等,通过不同发
3、酵浓度的对比,探索不同发酵浓度对所产沼气总量和甲烷含量的关系。1材料与方法1.1试验材料发酵秸秆为青储玉米秸秆TS为35%,经破碎处理成粉末后冷藏保存待用。接种物为经纱布过滤的猪粪水TS为0%,4冷藏保存待用。1.2试验设计发酵装置试验采用小型厌氧发酵装置,有效容积为4L。外围包有隔热保温材料并可进行电恒温加热。试验设置3个处理,无重复,发酵TS分别为6%、8%和10%,温度设为35,水力停留时间设为15天,进料液(TS分别为6%、8%和10%)用猪粪水或过滤后的出料液和青储玉米秸秆配制。1.3测试指标及方法1)流量计记录每天的产气量。2)TS测定:将待测物料放入(1055)的恒温箱中烘至恒重
4、,称量烘干前后的质量,烘干后的质量除以烘干前的质量即得TS的百分含量。VS测定:将测完TS后的固体全部转移至坩埚,放入马弗炉中,550灼烧2h。称量灼烧前后的质量,灼烧前后的质量之差除以测TS时烘干前的质量即得VS的百分含量4。3)挥发性脂肪酸(VFA)采用比色测定法。4)采用PTM-600手提式复合型气体分析仪分析沼气的中甲烷含量。2结果与分析2.1容积产气率变化TS对容积产气率的影响较为明显。由图1可知,TS浓度分别为6%、8%和10%,接种后第34d,各处理出现第一个高峰,容积产气率分别为1.512LL-1d-1、2.572LL-1d-1和2.172LL-1d-1,随后降低,总体变化趋势
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