雞糞三級(jí)逆流厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣與磷回收工藝.pdf

1、隨著我國(guó)養(yǎng)雞場(chǎng)集約化的迅速發(fā)展，雞糞有機(jī)廢棄物排放量迅速增加。雞糞成分復(fù)雜，具有高固含率、高有機(jī)物和高氮磷含量等特點(diǎn)，若處理不當(dāng)直接排入環(huán)境，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并危及人類健康。雞糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣技術(shù)具有動(dòng)力消耗低、污泥產(chǎn)量少、消除臭氣、殺死致病菌以及產(chǎn)生生物質(zhì)能源等特點(diǎn)，被廣泛采用于有機(jī)廢棄物的處理。厭氧發(fā)酵過(guò)程中，磷會(huì)以正磷酸鹽的形式大量釋放，直接排入地表水體，高濃度的磷會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，而磷(P)又是一種重要的礦產(chǎn)資源和化工原

2、料，資源十分有限，是一種不可回收資源，所以磷回收可以實(shí)現(xiàn)磷資源化利用。
　　本論文選取雞糞為典型代表進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣與氮磷回收耦合技術(shù)研究，針對(duì)雞糞C/N較低易產(chǎn)生氨氮和有機(jī)酸抑制發(fā)酵的作用提出一種新的工藝-三級(jí)逆流工藝，該工藝能夠緩解發(fā)酵微生物的抑制效應(yīng)，促進(jìn)雞糞有效降解以及產(chǎn)氣率。主要比較了三級(jí)逆流發(fā)酵工藝與普通批式發(fā)酵工藝在產(chǎn)氣效率和磷累積率，研究了污泥停留時(shí)間(SRT)對(duì)三級(jí)逆流發(fā)酵工藝產(chǎn)沼氣和磷累積的影響，并使用了末端

3、限制性片段長(zhǎng)度多樣性(T-RFLP)和變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)分析三級(jí)逆流工藝微生物群落結(jié)構(gòu)作用機(jī)制，探討了預(yù)曝氣時(shí)間對(duì)鳥(niǎo)糞石法回收雞糞發(fā)酵液中氮磷回收影響。本文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)與普通批式發(fā)酵工藝比較，采用三級(jí)逆流發(fā)酵工藝可顯著提高產(chǎn)氣效率和磷的累積。在相同的發(fā)酵周期條件下，采用三級(jí)逆流發(fā)酵工藝沼氣和甲烷累積產(chǎn)率及正磷酸產(chǎn)率分別為的258 mL/g·VS，172 mL/g·VS和2.27mg/gTS，分別比普通

4、批式工藝提高了42％、64％和54.6％。此外，采用三級(jí)逆流工藝可顯著提高雞糞的降解率，與普通批式工藝比較雞糞的TS和VS降解率分別提高了24％和21.4％。
　　(2)比較不同SRT對(duì)雞糞三級(jí)逆流發(fā)酵工藝產(chǎn)氣效率和磷累積的影響。SRT為9d時(shí)雞糞三級(jí)逆流厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果較好，沼氣產(chǎn)率和甲烷產(chǎn)率分別達(dá)到的385 mL/gVS和258 mL/gVS。而SRT為9d和11d時(shí)，正磷酸鹽濃度均可達(dá)到230mg/L左右，比SRT為5d時(shí)高

5、。SRT為9d三級(jí)逆流工藝底物的TS和VS的降解率分別達(dá)到63％和68％，底物降解效果較好，對(duì)雞糞污染物減量化處理有一定的意義。綜合比較產(chǎn)氣效率和磷累積濃度，在本文的后續(xù)研究中選擇SRT為9d進(jìn)行雞糞厭氧發(fā)酵工藝。
　　(3)比較三級(jí)逆流厭氧發(fā)酵工藝分級(jí)產(chǎn)氣效果以及發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液性質(zhì)變化，為此工藝的優(yōu)化改進(jìn)提供依據(jù)，結(jié)果表明:A1和A3級(jí)作為整個(gè)工藝反應(yīng)產(chǎn)沼氣、氮磷釋放累積和降解率的關(guān)鍵，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)A1和A3反應(yīng)參數(shù)來(lái)提高整個(gè)

6、工藝的產(chǎn)氣性能、氮磷累積濃度和減量化生產(chǎn)具有可行性，例如雞糞的濃度、接種泥的性質(zhì)、微量元素營(yíng)養(yǎng)液的改進(jìn)等。
　　(4)根據(jù)T-RFLP和DGGE結(jié)果得出，SRT=9d時(shí)，微生物群落種群結(jié)構(gòu)較豐富，均勻度較好。而物種多樣性豐富的體系其生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。產(chǎn)甲烷優(yōu)勢(shì)菌主要為Methanosaeta concilii strain，Methanoculleus marisnigri strain CoCam，Methanoculleus

7、 marisnigri strain JR1。各反應(yīng)器中有始終存在的優(yōu)勢(shì)菌，也有減弱甚至消失或者強(qiáng)化的菌群，且各種優(yōu)勢(shì)菌屬比例結(jié)構(gòu)有所差別。
　　(5)研究不同預(yù)曝氣時(shí)間對(duì)鳥(niǎo)糞石法回收雞糞發(fā)酵液磷的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)預(yù)曝氣處理的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的磷回收效果相當(dāng)，均能達(dá)到98％左右。只是隨著預(yù)曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)，鳥(niǎo)糞石法磷回收的效率越高，但增長(zhǎng)速率也有所減緩。根據(jù)SEM及XRD分析得出，隨著預(yù)曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)，鳥(niǎo)糞石的純度越高，預(yù)曝氣時(shí)間