麥秸與奶牛場(chǎng)廢水混合厭氧發(fā)酵技術(shù)研究.pdf

1、利用厭氧消化技術(shù)處理麥秸與奶牛場(chǎng)廢水制取沼氣可以實(shí)現(xiàn)資源利用和污染治理的雙贏。本文進(jìn)行了麥秸與奶牛場(chǎng)廢水不同質(zhì)量比、堆肥預(yù)處理的厭氧產(chǎn)氣試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行了推流式反應(yīng)器工藝試驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)麥秸與奶牛場(chǎng)廢水高效的能源轉(zhuǎn)化、提高其生物產(chǎn)氣量與秸稈沼渣的合理施用提供理論依據(jù)。
　　 在實(shí)驗(yàn)室條件下，以麥秸和奶牛場(chǎng)廢水為原料，設(shè)計(jì)麥秸與奶牛場(chǎng)廢水質(zhì)量比1∶4(T1)、1∶3(T2)和1∶2(T3)以及對(duì)照(麥秸與水質(zhì)量比1∶4(T4))四個(gè)處理

2、，觀(guān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程中日產(chǎn)氣量、甲烷含量、發(fā)酵前后麥秸理化特性和結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明:將奶牛場(chǎng)廢水與麥秸按不同比例混合后進(jìn)行中溫厭氧發(fā)酵可以正常進(jìn)行，對(duì)甲烷含量的影響不大;厭氧發(fā)酵初始干物質(zhì)(Total Solid，TS)濃度對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)氣的影響較大，麥秸產(chǎn)氣量隨TS濃度的增加而降低，以T1的產(chǎn)氣效果最好，麥秸TS產(chǎn)氣量為0.41L/g，較T4提高了18.25％，平均甲烷含量為48.78％;厭氧發(fā)酵后，麥秸半纖維素含量大幅降低，纖維素含量少許降低

3、，降低幅度均為T(mén)1＞T2＞T4＞T3，木質(zhì)素含量稍有增加，各處理間無(wú)顯著差異(P＞0.05);傅氏轉(zhuǎn)換紅外線(xiàn)光譜分析儀(FourierTransform Infrared Spectroscopy，F(xiàn)TIR)和X射線(xiàn)衍射（X-Ray Diffraction，XRD）的結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵后，麥秸纖維素結(jié)晶區(qū)的相對(duì)含量增加，混合發(fā)酵促進(jìn)了厭氧微生物對(duì)麥秸纖維素結(jié)晶區(qū)的破壞。以上結(jié)果表明，將麥秸與奶牛場(chǎng)廢水（質(zhì)量比）1∶4混合發(fā)酵產(chǎn)沼氣的效果

4、最好。
　　 為加快麥秸與奶牛場(chǎng)廢水混合發(fā)酵產(chǎn)氣與提高其產(chǎn)氣量，研究了堆肥預(yù)處理對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響，分別以堆肥0d(T1)、3d(T2)、6d(T3)和9d(T4)的麥秸與奶牛場(chǎng)廢水混合物（質(zhì)量比1∶2）為原料進(jìn)行厭氧消化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:堆肥造成麥秸干物質(zhì)大量損失，堆肥3d、6d和9d麥秸TS損失率分別為2.63％、11.46％和20.00％，各處理間差異顯著(P＜0.05)，堆肥后麥秸纖維素結(jié)晶程度增強(qiáng);厭氧發(fā)酵后，T

5、1、T2、T3和T4的TS產(chǎn)氣量分別為377.50、388.85、354.71和353.65mL/g，考慮到堆肥過(guò)程中麥秸TS的損失，T2、T3和T4的TS產(chǎn)氣量?jī)H為T(mén)1的100.30％、83.19％和77.59％;各處理麥秸產(chǎn)氣中甲烷含量差異不顯著(p=0.3681);堆肥后麥秸產(chǎn)氣速率和產(chǎn)氣峰值均增加，T2、T3累積產(chǎn)氣量達(dá)到總產(chǎn)氣量80％的時(shí)間較對(duì)照提前了8d和2d，T2產(chǎn)氣峰值較對(duì)照增加了2.65mL/d，但堆肥9d麥秸產(chǎn)氣速率

6、和產(chǎn)氣峰值反而降低;厭氧發(fā)酵后麥秸TS和VS損失率均隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。綜上所述，堆肥預(yù)處理可以加快反應(yīng)器啟動(dòng)，對(duì)麥秸產(chǎn)氣速率提高有一定促進(jìn)作用，以堆肥3d的效果最好，但從提高麥秸產(chǎn)沼氣量的角度看，堆肥預(yù)處理會(huì)降低原料產(chǎn)氣量。
　　 在前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以質(zhì)量比1∶2的麥秸與奶牛場(chǎng)廢水混合物為原料，在中溫35℃條件下，采用半連續(xù)進(jìn)料工藝，于臥式推流式厭氧反應(yīng)器中，進(jìn)行麥秸與奶牛場(chǎng)廢水混合物厭氧發(fā)酵試驗(yàn)，以研究半連續(xù)進(jìn)料工藝

7、運(yùn)行的可行性及產(chǎn)氣效果，為麥秸沼氣工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。半連續(xù)進(jìn)料固體停留時(shí)間(Solid Retention Time，SRT)為20天，以出料沼液為接種物，結(jié)果表明:產(chǎn)氣量穩(wěn)定在180～190 mL/g之間，容積產(chǎn)氣量在0.31～0.33 m3/m3·d。
　　 綜上所述，麥秸與奶牛場(chǎng)廢水以1∶2～4比例混合，可顯著提高麥秸原料產(chǎn)氣量，對(duì)麥秸進(jìn)行高溫堆肥預(yù)處理3天，可提高產(chǎn)氣速率，采用推流式半連續(xù)發(fā)酵工藝，可實(shí)現(xiàn)麥秸、奶牛場(chǎng)廢水