利用马铃薯薯渣生产车用燃气的实验研究与工艺设计_辛静.pdf

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1、可持续发展·SUSTAINABLEDEVELOP．利用马铃薯薯渣生产车用燃气的实验研究与工艺设计辛静，徐吉磊（青岛天人环境股份有限公司，山东青岛266101）摘要：以马铃薯薯渣为原料，进行厌氧发酵实验研究，探讨其产甲烷的潜力，并进行生产车用燃气的工艺研究。结果表明，马铃薯薯渣是一种良好的发酵原料，其中TS17%，VS/TS为95%，每吨VS产沼气421m3，每吨鲜料产气68m3。关键词:马铃薯薯渣；车用燃气；工艺文章编号：1005-4944（2012）04-0036-06在我国北方大部分地区马铃薯加工主要提取

2、淀度和不同接种物对发酵产气潜力的影响。因高温发酵粉，制作粉丝、粉条等，其产生大量的薯渣，目前国内和中温发酵在产气周期和产气率上区别较大，故本次生产厂家都将其随废水排放，由于渣量很大，而且渣实验主要研究单位原料的产气量。里含有蛋白质、氨基酸、糖类等物质，很易被微生物所1.1实验材料与设备利用，腐败变质后产生恶臭，严重污染环境。随着沼气1.1.1实验原料厌氧原料越来越丰富，由于薯渣主要成分是残余淀粉发酵原料为甘肃某项目提供的鲜马铃薯薯渣，接和纤维素物质，含有足够产醇和酸的菌类所需的各种种物取自山东青岛某项目的沼渣

3、沼液。营养成分，故本文选用马铃薯薯渣作为沼气发酵的原1.1.2实验装置料，进行车用燃气的制备。实验采用的厌氧发酵装置见图1，利用排水集气1原料分析法计量沼气产量。每套装置由抽滤瓶、广口瓶和烧杯以马铃薯薯渣为主要原料，通过厌氧发酵实验，组成，其中发酵瓶为500mL抽滤瓶，集气瓶为500mL研究马铃薯薯渣厌氧发酵产气潜力，考察不同底物浓广口瓶，集水瓶为500mL烧杯。整个厌氧发酵装置放玻璃导管发酵瓶阀2阀3阀1水浴锅集水瓶集气瓶量筒图1实验装置图36农业环境与发展2012年第4期可持续发展·SUSTAINABLE

4、DEVELOP．在水浴锅中保持35℃恒温进行。别为8%和6%2个梯度，体系物料总量为500g（表2）。1.2实验设计与方法实验装置置于恒温水浴锅中保持35℃恒温发1.2.1原料物料特性的测定酵，相同原料配比的实验组同时分2组进行，实验将马铃薯薯渣（包括干马铃薯渣和鲜马铃薯渣）和结果作为对照，以提高实验数据的准确性；为了使实废水分别进行物料特性分析，指标包括：含水量（%）、验原料充分混合，实验期间每日至少手工摇动发酵瓶总固体含量（TS，%）、挥发性固体与总固体比值（VS/1次。TS，%）和pH值，测定结果见表1

5、。1.2.3测定项目及方法结合甘肃某项目实际运行时以鲜马铃薯薯渣为TS值：烘干法测定；主要原料，小试实验选用鲜马铃薯薯渣作为实验原VS值：灼烧法测定；料。pH值：pH计测定。1.2.2厌氧发酵实验方案1.3日产气数据曲线统计表本次实验采用马铃薯薯渣经过实际检测C/N为各实验组日产气数据曲线统计见图2~图5。45~65∶1，沼气发酵的适宜C/N比值范围在20～30∶1。1.4实验结果分析由于马铃薯渣和废水的原料本身接近酸性，且淀粉含马铃薯渣产甲烷潜力实验有效产气量统计见表量较高极易酸化，容易导致反应初期VFA（

6、挥发性脂3。肪酸）积累过多而使pH下降，影响体系产甲烷阶段的方案一中50%接种物的C2和30%接种物的D1、启动。根据资料报道的马铃薯产气潜力研究结果，当D2实验组因实验启动时酸化调整后仍不产气而停接种量为体系总量的30%以上时，可使反应体系保止，50%接种物的C1过程中多次调整pH后虽然产持相对稳定的pH环境。因此第一个实验方案设计为气，但最终还是因经常酸化导致不产气而停止实验；接种物加入量70%、50%、30%3个梯度，体系物料总体系物料TS10%实验组的接种物分别为30%、量为500g（表2）。50%、

7、70%，因底物浓度较高，加之小试实验无法监控通过实验方案一发现，接种物50%即可满足实pH值变化，导致过程中系统多次酸化，虽然过程中几验启动要求，使得反应体系较为稳定，所以将实验方次人为干预调整pH值，使得B1、B2、C13组恢复过产案二的原料配比设计为接种物50%，体系物料TS分气，但是通过曲线图5可以看出，产气量波动较大，具表1部分原料特性分析结果体原因为：（1）调整pH值时添加的碳酸氢钠会在短时间内释放相对较多的二氧化碳，导致产气量曲线波动指标干马铃薯薯渣鲜马铃薯薯渣冲洗废水较大；（2）碳酸氢钠中和后系

8、统继续出现酸化，影响产含水量/%188396.5总固体TS/%82173.5气率和产气量。体系物料TS10%实验组实验失败。挥发性固体（VS/TS）/%81.49545方案二中体系物料TS6%和体系物料TS8%实验pH值6.05.0组根据体系物料TS10%的前期实验，选定接种物量表2实验编组一览表分组实验样品编码体系物料总量/g接种物TS/%体系物料TS/%接种物加入量/g原料加入量/g备注对照组A