猪粪干式厌氧消化实验研究

发布时间：2020-05-09 13:19

【摘要】：为了探究不同添加剂对猪粪干式厌氧消化的影响和得到猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件,本文以猪粪为发酵原料,研究了不同添加剂、不同添加量、不同发酵浓度、不同发酵温度和不同接种量对猪粪厌氧干发酵的影响,并且利用Design-Expert软件进行响应面优化实验,分析得出猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件,最后在所得到的最佳工艺条件的基础上探究了渗滤液回流对猪粪干式厌氧消化的影响。结果表明:猪粪厌氧干发酵的VS(挥发性固体含量)产气率较厌氧湿发酵提升了22.10%,而厌氧湿发酵的发酵周期更短;添加活性炭、磁铁粉和灰分实验组的累积产气量较对照组分别提升了28.2%、10.6%和12.4%,三种添加剂均可以缩短猪粪干式厌氧消化的HRT(水力滞留时间);活性炭添加量为发酵体系干物质的1%、5%和9%实验组的VS产气率较对照组分别提升了14.33%、16.93%和8.68%,且活性炭的添加量越多,猪粪干式厌氧消化的HRT就越短;接种量为30%、40%和50%实验组中,30%接种量实验组的产气效果最佳,接种量为30%和50%实验组的VS产气率较接种量为40%实验组分别提升了10.34%和5.85%,且接种量越高,猪粪干式厌氧消化的HRT就越短;发酵浓度为20%、22%和24%实验组中,VS产气率最高的是发酵浓度为24%实验组达到了637 mL·g~(-1),而VS产甲烷率最高的则是发酵浓度为20%实验组达到了385 mL·g~(-1),且发酵浓度越高,猪粪干式厌氧消化的HRT就越长;在发酵温度为30℃、34℃和38℃三组实验中,发酵温度越高,猪粪厌氧干发酵的产气量就越高,猪粪厌氧干发酵的HRT则越短,而VS产甲烷率最高的则是发酵温度为34℃实验组;通过Design-Expert软件,对发酵温度、接种量和活性炭添加量进行三因素三水平的响应面优化实验,以原料产气率为响应值分析得出最佳的工艺条件为发酵温度为33.6℃,接种量为40.9%,活性炭添加量为6.9%;对猪粪厌氧干发酵进行渗滤液回流可以提升原料产气量和甲烷产量,且提升效果最佳的处理是对渗滤液进行3天/次的回流;猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件为发酵温度34℃,接种量为40%,活性炭的添加量为发酵体系干物质的7%,渗滤液回流次数为3天/次。
【图文】：

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4图 1.1 厌氧消化三阶段代谢过程1.2.2 厌氧干发酵技术的优缺点厌氧干发酵是指以固体有机废物为原料，在无流动水的前提下微生物将其分解产生甲烷和二氧化碳，该反应体系中总固体含量达到 20 %，而厌氧湿发酵体系中总固体含量只有 10 %左右,与传统的厌氧湿发酵技术相比，厌氧干发酵技术的优缺点如表 1.1 所示。

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图 1.2 连续式厌氧干发酵工艺示意图Dranco 竖式推流发酵工艺是由比利时的一家公司所研发，该工艺的发酵温度为 55 ℃，由图所示，新鲜物料与发酵后的物料即接种物充分混合，并且通过蒸汽加温后从反应器顶部打入，一般新鲜原料与发酵后物料的混合比为 1:6-8[24]，该工艺并未设置搅拌装置，主要是通过原料与接种物的充分混合，原料的重力作用和所产沼气的疏通进行一定程度的混合。该工艺适用于处理生活垃圾和工业垃圾，其进料浓度为30 %-40 %，，HRT为15-30 d，原料沼气产量为103-147 m3·t-1,具有低成本，能源回收效率高等优[25,26]。Kompogas 卧式推流发酵工艺是由瑞典的 Kompogas AG 公司所研发，目前工程应用较为广泛，Kompogas 工艺主要是以横向的旋转叶轮搅拌轴带动物料的进出料，推动物料的同时起到搅拌的作用，避免酸积累的情况出现，与 Dranco工艺相同新鲜原料与发酵后的物料混合后再进入反应器内。该工艺广泛的应用于处理有机废弃物，处理固体含量为 23 %-28 %的原料，HRT 为 15-20 d，原料沼气产量为 110-130 m3·t-1，该工艺运行成本较低，且避免了发酵原料堵塞的问
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S216.4

【参考文献】