優(yōu)化落葉發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的預(yù)處理?xiàng)l件和發(fā)酵條件的實(shí)驗(yàn)性研究.pdf

1、沼氣作為一種重要的生物質(zhì)能，是可再生能源的重要組成部分。沼氣由于最初發(fā)現(xiàn)于沼澤中，故名沼氣。沼氣是利用糞便、農(nóng)作物秸稈等有機(jī)物在厭氧的條件下，經(jīng)過(guò)微生物生理代謝產(chǎn)生主要成分為CH4和CO2，還有少量的H2、H2S、CO等可燃性氣體，屬生物質(zhì)能源。通過(guò)厭氧發(fā)酵可殺死秸稈等發(fā)酵原料中的病源蟲(chóng)卵，故發(fā)酵后的沼液是很好的液體有機(jī)肥料，可以用沼液噴施蔬菜、果樹(shù)和農(nóng)作物，除具有良好肥效外，還有抗寒、抗病蟲(chóng)害和增產(chǎn)的作用。沼渣是沼氣發(fā)酵后剩余的半固體

2、物質(zhì)，其中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、氨基酸、氮、磷、鉀等微量元素；它可以作為土壤的改良劑，減少使用化學(xué)肥料帶來(lái)的環(huán)境污染，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)。開(kāi)展沼氣發(fā)酵的研究有著重大的意義和作用。
　　 落葉沼氣發(fā)酵實(shí)驗(yàn)主要分為兩個(gè)部分：一個(gè)部分是發(fā)酵原料的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)部分是厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，而提高沼氣發(fā)酵的效率的關(guān)鍵是優(yōu)化落葉預(yù)處理?xiàng)l件和厭氧發(fā)酵條件。目前研究人員在用單一方式來(lái)預(yù)處理農(nóng)業(yè)廢棄物方面取得了一定的進(jìn)展，據(jù)此提出可以考慮將物理、化

3、學(xué)、生物三種預(yù)處理方法結(jié)合起來(lái)共同作用來(lái)預(yù)處理制備沼氣的生物質(zhì)的研究思路，為提高厭氧生物轉(zhuǎn)化效率探索一條新的技術(shù)途徑。另外，通過(guò)改變發(fā)酵物料的總固體濃度、發(fā)酵反應(yīng)溫度和發(fā)酵料液的pH得出沼氣發(fā)酵的最佳工藝條件。
　　 (1)落葉預(yù)處理實(shí)驗(yàn)選取Ca(OH)2添加量、菌劑添加量、堆漚時(shí)間三個(gè)相關(guān)的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用響應(yīng)面法分析的Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理進(jìn)行安排17組實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)二次回歸模型建立及方差分析，以及Ca(OH)2

4、添加量、菌劑添加量、堆漚時(shí)間兩兩因素對(duì)沼氣總產(chǎn)氣量的影響分析.利用軟件分析得出最佳的預(yù)處理實(shí)驗(yàn)條件，為厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)進(jìn)行提供先決條件。
　　 (2)落葉的厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣實(shí)驗(yàn)選取發(fā)酵溫度、總固體濃度、料液PH值三個(gè)因素，采用擬水平的正交表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)容積產(chǎn)氣率的極差分析得到厭氧發(fā)酵的最優(yōu)組合。
　　 (3)通過(guò)分析各處理厭氧發(fā)酵的總產(chǎn)氣量，原料產(chǎn)氣率對(duì)落葉具有的厭氧發(fā)酵潛力進(jìn)行評(píng)定。
　　 (4)對(duì)各處理沼氣日產(chǎn)

5、氣量分析，分析沼氣產(chǎn)生的變化規(guī)律。
　　 (5)對(duì)各處理的甲烷含量的趨勢(shì)進(jìn)行分析，其呈現(xiàn)先明顯增加，增加達(dá)到一定值后有較小幅度的下降趨勢(shì)，最大甲烷含量是處理9厭氧發(fā)酵的第17天得到的，其值為56.8％。并根據(jù)各處理沼氣日產(chǎn)量和甲烷含量的趨勢(shì)分析它們之間的聯(lián)系。
　　 (6)運(yùn)用Cubic函數(shù)對(duì)處理4和處理9的沼氣日產(chǎn)氣量和發(fā)酵天數(shù)進(jìn)行擬合，分別得出各自的擬合方程，并對(duì)比厭氧沼氣發(fā)酵的沼氣日產(chǎn)氣量實(shí)際值與擬合曲線上的理論值