農(nóng)村家用沼氣發(fā)酵工藝參數(shù)的優(yōu)選研究.pdf

1、沼氣發(fā)酵技術(shù)是建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村、緩解我國農(nóng)村能源緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重的重要途徑之一。發(fā)酵的工藝參數(shù)對(duì)沼氣產(chǎn)氣量和質(zhì)量影響很大，采用合適的發(fā)酵工藝參數(shù)是高效生產(chǎn)沼氣的關(guān)鍵。 本試驗(yàn)?zāi)M農(nóng)村水壓式沼氣池的工作原理，通過自制沼氣發(fā)酵裝置，從實(shí)際需要出發(fā)，研究了換料時(shí)間間隔、接種物的種類、接種物的接種量這3個(gè)影響沼氣發(fā)酵的重要因素對(duì)產(chǎn)氣效果的影響。另外，通過綜合工藝試驗(yàn)，得到了堆漚處理方式、換料時(shí)間間隔、接種物的種類和接種物的接種量4個(gè)

2、因素的最佳組合。 通過設(shè)置3個(gè)不同換料時(shí)間間隔，研究換料時(shí)間間隔對(duì)產(chǎn)氣效果的影響。結(jié)果表明，在原料的總固體濃度為8﹪、pH值介于6.8～7.4、接種沼氣池污泥量為原料干物質(zhì)重量的20﹪、發(fā)酵周期為30d時(shí)，對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)間隔9d換料的效果最好，其在總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、池容產(chǎn)氣率、料容產(chǎn)氣率和原料產(chǎn)氣率分別達(dá)到了42490.70mL、1416.36mL、0.217m3/m3.d、0.241m3/m3.d和0.090m3/kg·TS，

3、都比不換料的對(duì)照處理有很大提高，分別提高了153.41﹪、153.41﹪、152.33﹪、153.68﹪和150﹪，沼氣中的甲烷含量也在70﹪以上。 恰當(dāng)?shù)慕臃N物能夠提高沼氣發(fā)酵的效率。本試驗(yàn)在發(fā)酵原料總固體濃度為8﹪、換料時(shí)間間隔為7d，pH值在6.8～7.4之間、發(fā)酵周期為30d時(shí)，對(duì)原料分別接種占原料干物質(zhì)重的20﹪的生活污泥、池塘污泥和沼氣池污泥。結(jié)果表明，對(duì)發(fā)酵原料接種沼氣池污泥的效果最佳，其沼氣的總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量

4、、池容產(chǎn)氣率、料容產(chǎn)氣率和原料產(chǎn)氣率分別達(dá)到了25338.16mL、844.61mL、0.129m3/m3.d、0.144m3/m3.d和0.054m3/kg·TS，分別比接種池塘污泥的處理提高212.37﹪、212.37﹪、214.63﹪、213.04﹪和217.65﹪，比接種生活污泥的處理提高161.85﹪、161.85﹪、163.27﹪、161.82﹪和157.14﹪。3個(gè)處理中，接種沼氣池污泥的處理所產(chǎn)沼氣的甲烷含量也最高，達(dá)到

5、了77.21﹪。 通過對(duì)沼氣池污泥的接種量設(shè)置不同的梯度，研究接種量對(duì)產(chǎn)氣效果的影響。試驗(yàn)的其它條件為：原料總固體濃度為8﹪、換料時(shí)間間隔為7d、pH值在6.8～7.4之間、發(fā)酵周期為30d，沼氣池污泥的接種量分別為10﹪、20﹪和30﹪。結(jié)果表明，在本試驗(yàn)的試驗(yàn)條件下，對(duì)發(fā)酵原料接種30﹪的沼氣池污泥效果最好，其沼氣的總產(chǎn)氣量、日均產(chǎn)氣量、池容產(chǎn)氣率、料容產(chǎn)氣率和原料產(chǎn)氣率分別達(dá)到了37057.66mL、1235.25mL、0

6、.189m3/m3.d、0.21m3/m3.d、0.0785m3/kg·TS，比接種20﹪和10﹪的沼氣池污泥的處理的總產(chǎn)氣量分別提高了46.25﹪和185.46﹪，池容產(chǎn)氣率提高了45.95﹪和184.21﹪，料容產(chǎn)氣率提高了46.34﹪和185.71﹪，原料產(chǎn)氣率分別提高了46.73﹪和185.45﹪。接種量為30﹪的處理所產(chǎn)的沼氣中甲烷含量也最高，達(dá)到了80.56﹪。 另外，本論文還進(jìn)行了包括發(fā)酵原料的堆漚處理、接種物的接

7、種量、換料時(shí)間間隔及接種物種類這4個(gè)對(duì)農(nóng)村家用沼氣發(fā)酵影響較大的因子的綜合工藝試驗(yàn)，每個(gè)因子設(shè)置3個(gè)水平：堆漚處理方式包括池外堆漚處理、池內(nèi)堆漚處理和不堆漚，換料時(shí)間間隔為5d、7d和9d，接種物的種類有生活污泥、池塘污泥和沼氣池污泥，接種物的接種量為10﹪、20﹪和30﹪，采用L9(34)正交設(shè)計(jì)，原料總固體濃度為8﹪，料液pH值為6.8～7.4之間，發(fā)酵周期為30d。結(jié)果表明，本試驗(yàn)中的4個(gè)因子對(duì)沼氣產(chǎn)量的影響大小依次為：原料投放時(shí)

8、間間隔＞堆漚方式＞接種物的種類＞接種物的接種量。得出最佳理論組合是：池外堆漚、接種量為30﹪、間隔5d換料、接種沼氣池污泥，實(shí)際最佳組合是：不堆漚、接種量為30﹪、換料間隔時(shí)間為9d、接種沼氣池污泥。綜合考慮認(rèn)為這2種組合實(shí)際上條件相同，在生產(chǎn)實(shí)踐中可根據(jù)具體的發(fā)酵條件和要求來選擇應(yīng)用哪種組合。 最后，本試驗(yàn)在上述4個(gè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上還研究了環(huán)境溫度對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)的啟動(dòng)速度和日產(chǎn)氣量的影響。結(jié)果表明，環(huán)境溫度較低時(shí)，系統(tǒng)的啟動(dòng)速度較慢，