温度对4种不同粪便厌氧消化产气效率及消化时间的影响

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1、第24卷第7期农业工程学报Vol.24No.72008年7月TransactionsoftheCSAEJul.2008209温度对4种不同粪便厌氧消化产气效率及消化时间的影响1,32，3※2,31,32,34张翠丽，杨改河，任广鑫，楚莉莉，冯永忠，卜东升（1．西北农林科技大学资源环境学院，杨凌712100；2．西北农林科技大学农学院，杨凌712100；3．陕西省循环农业工程技术研究中心，杨凌712100；4．塔里木大学植物科技学院，阿拉尔843300）摘要：为研究温度和粪便厌氧消化产气效率及消化时间的关系，该试验通过自行研

2、究设计的可控性恒温发酵装置，以猪粪、牛粪、鸡粪和人粪为消化原料，以常温厌氧发酵池的底物为接种物，在25～40℃温度范围内，以5℃为梯度，进行了批量厌氧消化试验，研究了不同粪便厌氧消化的产气量、消化时间和最优消化温度。结果显示，影响猪粪、牛粪、鸡粪和人粪厌氧消化的最优消化温度及相应的消化时间和最大干物质累积产气量分别为（35.9℃，81d，0.495L/g），（33.8℃，74d，0.398L/g），（32.2℃，73d，0.324L/g）和(25.1℃，84d，0.294L/g)。不同粪便厌氧消化在其最优消化温度范围内产气

3、速率最大，产气量随着温度的升高而增大；当超出最优温度范围，产气速率减小，产气量下降。消化时间不是随着温度的升高而缩短，单一以温度来断定消化时间的长短是不切合实际的。关键词：厌氧消化；粪便；温度；消化时间；产气效率中图分类号：S216.4；X713文献标识码：B文章编号：1002-6819(2008)-7-0209-04张翠丽，杨改河，任广鑫，等.温度对4种不同粪便厌氧消化产气效率及消化时间的影响[J].农业工程学报，2008，24(7)：209－212.ZhangCuili,YangGaihe,RenGuangxin,et

4、al.Effectsoftemperatureonbiogasproductionefficiencyandfermentationtimeforanaerobicdigestionoffourmanures[J].TransactionsoftheCSAE,2008,24(7):209－212.(inChinesewithEnglishabstract)0引言1.3试验装置本试验所用试验装置为陕西省循环农业工程技术研究中厌氧消化是处理畜禽粪便的有效途径。它不仅能解决燃料心实验室自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置，主要由发

5、酵装[1,2]短缺问题，而且实现了畜禽养殖废弃物无害化处理及多层次置、集气装置及控温装置3部分组成(见图1)，各装置间用玻璃[3-5]资源化利用。温度是影响厌氧消化的重要因素之一。国内外管和橡胶管链接。为了便于实际操作和节约成本，选用5L塑[6,7]就温度对厌氧消化的影响已有相关研究：吴满昌等研究了温料壶作为发酵罐4，1000mL三角瓶作为集气瓶6，2.5L塑料[8]度对城市生活垃圾厌氧消化的影响。庞云芝等研究了温度对壶代替量筒7收集排出的水，然后用量筒进行测量。将准备好[9]玉米秸秆厌氧消化产气量的影响。于晓章等研究了温

6、度对厌的发酵装置放置于恒温水槽内。4个恒温水槽同时开始进行试[10]氧嗜热菌群产甲烷能力的影响。KettunenRH等研究了低温验，水浴加热，温控仪和继电器显示和控制发酵温度，温度波[11]对甲烷菌的影响。AhringBK等研究了高温对厌氧消化反应动范围为±1℃。[12]器的影响。周富强等研究了厌氧消化时间对猪场废水处理效果的影响。但迄今为止，有关温度对厌氧消化产气速率、产气量和消化时间的系统研究在国内外尚未见文献报道。本试验在厌氧消化理论和农村沼气发酵实践的基础上，系统研究了不同消化温度对不同粪便厌氧消化产气效率和消化时

7、间的影响，并用SAS软件对试验结果进行多元回归分析，得出不同粪便最优消化温度及相应的消化时间和最大干物质累积产气量；以期为实现沼气发酵的可控化，对我国沼气发酵适宜区评价提供理论1.温控箱2.温度传感器3.加热丝4.发酵罐5.恒温水槽6.集气瓶7.量筒依据和技术支撑。图1可控性恒温厌氧发酵装置1材料与方法Fig.1Controllableandconstanttemperatureanaerobicfermentationdevice1.1原料与接种物1.4试验方案消化原料为新鲜猪粪、牛粪、鸡粪和人粪；接种物为常温采用4套恒

8、温水槽同时进行试验。温度分别控制在25、30、厌氧发酵沼气池的发酵底物，均取自西北农林科技大学附近沼35、40℃。每组试验设2个重复。每个发酵罐内装入经过预处气示范村（崔西沟）的农户家。理的消化原料3000g，接种物500g。在试验过程中，每个发酵1.2原料预处理罐均同时加料，同时开始，采用排水集气法收