牛粪两相厌氧发酵产酸产气条件优化研究

【摘要】：随着经济生活水平的不断提高,人们对于畜禽产品,如肉蛋奶的需求量不断攀升。畜禽养殖业的集约化程度迅速增大,这导致了畜禽粪便大量集中的产生,带来了极大的环境污染。厌氧发酵技术可以让农业废物无害化、资源化。其产生的沼气可作为清洁能源燃烧供能,沼液和沼渣可进一步加工成无公害的优质肥料,沼渣甚至还可以进一步加工并添加进饲料中再次利用,兼具经济、环保、能源等诸多效益。因而近年来利用畜禽粪便作为厌氧发酵原料进行无害化处理得到了越来越多的重视。两相厌氧技术具有效率高、反应速度快、稳定性强等优势。因此本文选取牛粪作为厌氧发酵的原料,探讨牛粪两相厌氧消化过程中温度、水力停留时间(HRT)和总固体(TS)对产酸相酸化效果的影响和温度、TS对产甲烷相产气效果的影响。在牛粪酸化的条件优化试验中,设计了三部分试验内容:(1)温度对牛粪酸化效果的影响。这部分试验设置了18℃、35℃、50℃三个温度水平。(2)水力停留时间对牛粪酸化效果的影响。这部分试验设置了6、5、4、3、2天五个水力停留时间,采用逐步缩短水力停留时间的方式连续进行试验。(3)TS对牛粪酸化效果的影响。这部分试验设置了2%、4%、6%、8%、10%五个TS水平分组进行试验。得出的优化条件为:35℃、HRT=4d、TS=8%。在此条件下,产酸相p H可稳定保持在产酸菌适宜的范围内。总挥发酸浓度峰值为39.4g/L,总挥发酸均值为23.83 g/L,乙酸、丁酸占比均值为69.79%。整个过程产酸稳定,氨氮浓度均处于1500mg/L之下。若以此为产甲烷相进料,不会在进料初始对产甲烷菌产生抑制作用。利用产酸相得出的试验优化条件继续进行产甲烷相的试验。利用上一步骤试验酸化好的物料直接进行试验,探究不同温度(35℃、50℃)不同TS(TS=8%、10%)的物料在严格厌氧环境下产气的效果。试验结果为:四组(50℃、TS=10%)的日均产气量和池容产气率分别为633mL和0.528 m3/m3·d,高于其他三组。二组(35℃、TS=10%)与四组的产气差距较小。最终得出的结论是,在两相厌氧消化试验中,以牛粪作为发酵物料,产酸相的优化反应条件是:35℃、HRT=4d、TS=8%。产甲烷相的优化条件可分两种情况:在不考虑能耗时,50℃、进料TS=10%是最优的产甲烷相反应条件;考虑能耗时,35℃、进料TS=10%是最优的产甲烷相反应条件。

【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X713