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1、2010年4月农机化研究第4期不同温度猪粪厌氧发酵甲烷产量和产能实验aaaabaa魏荣荣,成官文,罗介均,梁凌,朱宗强,徐珊,韦文渊(桂林理工大学a.资源与环境工程系;b.广西环境工程与保护评价重点实验室,广西桂林541004)摘要:实验分4组进行,以猪粪为原料,加入驯化过的接种物,控制总固体浓度为6.6%,发酵温度设置为室温(平均15),20,35和55,记录41d产气量。通过甲烷含量的测定和甲烷累计产量、产能的计算,探究猪粪厌氧发酵的最适温度条件。结果表
2、明,低温不利于甲烷的生产,温度升高能较大幅度地提高甲烷的产量。为了兼顾消化时间和产能效益,以35中温条件、31d为发酵周期,对规模较大幅度地的养殖场较为适宜。20常温发酵也能得到较高的产能,但发酵周期较长,适合规模小、粪便产量较少的养殖场。对于年均气温接近20的广大华南地区,农户利用20常温发酵也能得到较好的产能效益。要进一步提高厌氧发酵产能,必须改进发酵装置,加强保温隔热措施,提高输入能量的利用效率,降低发酵散热损耗。关键词:厌氧发酵;甲烷;温度;能源;猪粪中图分类号:S216.4文献标识码:A文章编号
3、:1003-188X(2010)04-0170-05酵罐、集气罐和温控系统组成,如图1所示。发酵罐0引言为容积50L的倒置密封塑料桶,底部设置由阀门开关随着农村经济的发展和农业结构的调整,畜禽养控制的集气管道和沼液取样管道。集气管道通至集殖已由过去的农户分散养殖过渡为集中养殖,并大多气罐,用于沼气产气计量。整个发酵装置放置于木质[1]集中在城市附近。向城市周边排放大量的畜禽粪保温箱内,由温控系统调控,使箱内温度保持恒定。便及污水,使畜禽粪便污染成为突出的环境问题,严[2]重威胁城乡环境质量;另一方面,畜禽粪便又是优质的厌氧发酵
4、原料,有效地利用畜禽粪便发酵生产沼气,变废为宝,实现畜禽粪便的能源化转换,减少化石燃料的消耗。因此,实施畜禽粪便厌氧发酵对于发展再生能源和保护环境有重大意义。厌氧发酵受到众多因素影响,尤其是受温度影[3-5]响较大。发酵温度升高,能加速沼气生产,但维持温度恒定的能耗也大大提升。如何兼顾畜禽粪便消化效率和产能的关系成为重要的课题。为此,以猪粪图1恒温厌氧发酵装置为原料展开相关研究,探究畜禽粪便厌氧发酵的适宜Fig.1Constanttemperatureanaerobicdigestiondevice温度条件,以期为养殖企业沼
5、气发酵提供科学指导。1.2实验材料1实验装置及其研究方法实验采用鲜猪粪作为发酵原料,以常温发酵沼气池的沼液为接种物,猪粪和沼液均来源于桂林市七星1.1实验装置区花园村养殖场。实验装置为自制的恒温厌氧发酵装置,主要由发1.3实验方法收稿日期:2009-07-011.3.1接种物驯化基金项目:广西高校人才小高地建设环境工程创新团队资助计划为了使接种物满足实验要求,以猪粪为驯化底(桂教人[2007]71);广西重点实验室研究基金项目(桂科能0801Z005)物,通过调整温度对接种物进行不同温度适应性驯化作者简介:魏荣荣(
6、1983-),男,福建松溪人,硕士研究生,(E-mail)####培养。培养装置编号为1,2,3和4共4组,各组反willenwe@i163.com。通讯作者:成官文(1962-),男,湖北荆州人,教授,博士,(E-mail)应物料和接种物用量相同,总固体浓度为6.6%,接种chenggw@glite.edu.cn。物含量为39.2%,原料总质量为25.5kg。驯化温度分1702010年4月农机化研究第4期别设置为室温(平均15),20,35和55,驯化时间4d
7、检测1次,记录各组甲烷含量。为40d。2结果与分析1.3.2发酵物料投配实验采用驯化期相同的4组发酵装置,以猪粪为2.1不同温度条件猪粪厌氧发酵沼气产量变化发酵物料,分别加入相等干物质量的经驯化过的4组不同温度厌氧发酵沼气产量如图2所示。接种物,使各组物料具有相同质量和总固体浓度,原料投配如表1所示,并在接种物驯化培养相对应的室温,20,35和55条件下发酵。表1反应器原料投配Tab.1Materialofanaerobicdigestion实投折合干固体占发酵原料质量干质量总质量比例备注装置种类/kg/kg/%猪粪
8、7.41.485.8沼液2.30.200.8猪粪TS19.9%1#清水15.800沼液TS8.6%图2日产气量变化总计25.51.686.6Fig.2Biogasdailyyieldatdifferenttemperatures由图2可以看出,沼气产量主
