混合畜禽粪便厌氧发酵特性试验研究

论文摘要

随着畜牧业生产规模的不断扩大,未经处理的畜禽粪便对环境造成了严重的污染。采用厌氧发酵技术处理畜禽粪便,既可以获得生物质能源——沼气,又能将处理后残余的沼液、沼渣作为肥料。进而在解决畜禽粪便污染环境问题的同时又实现粪便的能源化利用。为了充分发挥沼气工业化生产在净化环境和能源生产方面的作用,解决单一粪便发酵产气率低的问题,有必要开展关于厌氧发酵处理多种类混合物料的研究。本试验以鸡粪、猪粪和牛粪为原料进行了两方面的研究:在序批式厌氧发酵系统中进行鸡粪、猪粪、牛粪的产气特性对比试验,周期为21天,为混合物料试验打基础;将鸡粪和猪粪分别与牛粪混合进行连续性厌氧发酵产气试验,周期为96天,根据鸡粪、猪粪和牛粪的碳氮比(C/N)的不同,将牛粪与猪粪、鸡粪分别混合,改变混合物料中各组分的比例,获得更高的产气率。研究结论如下:1.单一粪便发酵,原料的差异对pH值无显著影响。鸡粪和牛粪混合,鸡粪占混合液总固体的百分含量的变化对pH值影响较大;猪粪和牛粪混合,猪粪占混合液总固体的百分含量的变化对pH值影响不显著。2.单一粪便发酵,原料的差异对挥发酸及其组份含量影响不大。鸡粪和牛粪混合,鸡粪占混合液总固体的百分含量的变化对挥发酸及其组份含量影响较大;猪粪和牛粪混合,猪粪占混合液总固体的百分含量的变化对挥发酸及其组份含量影响不显著。3.序批式厌氧发酵试验的COD去除率最大值分别为46.9%、50.8%和39.8%,日均COD去除率不足2.5%;连续性厌氧发酵试验的日均COD去除率在5%~7%之间。连续性试验与序批式试验相比COD去除效率较好。4.鸡粪、猪粪和牛粪在21天的厌氧发酵期间,平均池容产气率分别为1.26 L/(L·d)、1.01 L/(L·d)和0.93 L/(L·d),最大池容产气率1.78 L/(L·d)、1.46 L/(L·d)和1.35 L/(L·d);甲烷百分含量最大值分别为83.5%、76.5%和72.5%。在牛粪中添加鸡粪或猪粪均可以显著提高产气率,并且沼气中的甲烷含量也有所增加。鸡粪和牛粪混合,鸡粪占混合液总固体的50%时,池容产气率达到最大值,为2.23 L/(L·d),甲烷产率达到最大值,为1.89 L/(L·d),鸡粪占混合液总固体的30%时,甲烷百分含量达到最大值,为85.3%;猪粪和牛粪混合,猪粪占混合液总固体的70%时池容产气率达到最大值,为1.99 L/(L·d)),甲烷产率达到最大值,为1.55 L/(L·d),猪粪和牛粪混合,猪粪占混合液总固体的40%时,甲烷百分含量达到最大值,为83.4%。粪便混合后,提高了单一粪便厌氧发酵产气率,大大提高了反应装置的效率,表明厌氧发酵系统更适于处理多种类混合发酵原料,从而高效率地处理环境污染与能源生产问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 厌氧发酵技术的发展现状及研究进展
• 1.2.1 国外厌氧发酵技术的发展现状及研究进展
• 1.2.2 国内厌氧发酵技术的发展现状及研究进展
• 1.3 厌氧消化基本原理
• 1.4 影响厌氧消化的主要因素
• 1.5 混合对厌氧发酵的影响
• 2 试验方案、材料和仪器
• 2.1 试验的方案及主要内容
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验仪器与药品
• 2.4 试验指标与测量方法
• 2.4.1 试验指标
• 2.4.2 各指标的测量方法
• 3 鸡粪、猪粪和牛粪厌氧发酵对比试验研究
• 3.1 试验的目的意义
• 3.2 恒温控制发酵装置
• 3.3 试验设计
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 水解酸化过程中及厌氧发酵产气过程中pH 值的变化
• 3.4.2 VFA 变化
• 3.4.3 COD 变化
• 3.4.4 池容产气率变化
• 4 含量变化'>3.4.5 CH₄含量变化
• 3.5 小结
• 4 鸡粪、猪粪分别与牛粪混合厌氧发酵对比试验研究
• 4.1 试验的目的意义
• 4.2 恒温控制发酵装置
• 4.3 试验设计
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 水解酸化过程中及厌氧发酵过程中pH 值的变化
• 4.4.2 不同配比下VFA 率变化
• 4.4.3 不同配比下COD 变化
• 4.4.4 不同配比下池容产气率变化
• 4 含量变化'>4.4.5 CH₄含量变化
• 4.5 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文