典型畜禽糞便厭氧發(fā)酵產甲烷潛力試驗觀測與估算.pdf

1、畜禽糞便管理過程是農業(yè)溫室氣體的重要排放源之一，而畜禽糞便無氧降解的比例又是畜禽糞便產生與管理過程中影響甲烷排放的關鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，厭氧發(fā)酵既能顯著減少CH4排放，又能提供清潔能源替代化石燃料，實現(xiàn)畜禽廢棄物的資源化利用，無疑是一種優(yōu)良的CH4減排方式。同時，考慮到由于我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的擴大及生產方式的改變而導致在編制溫室氣體清單時政府間氣候變化專門委員會(IPCC)給出的B0的缺省值已不再符合我國畜牧業(yè)的生產實際，本文在參考國內外文

2、獻的基礎上，選取雞糞、牛糞、豬糞三種主要畜禽糞便，在（37±0.5）℃條件下進行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗。首先以豬糞為例，考察含固率和接種比對豬糞中溫厭氧發(fā)酵產氣特性的影響，并對不同試驗條件下的累積沼氣產量、單位底物累積沼氣產量、累積甲烷產量、單位底物累積甲烷產量、TS及VS去除率、發(fā)酵液特性等進行了測定并計算分析，獲取厭氧發(fā)酵適宜的含固率和接種比參數(shù)。之后，按照試驗所得最優(yōu)含固率和接種比參數(shù)進行BMP試驗，選取北京及河北不同養(yǎng)殖場排出的蛋

3、雞糞(CM)、奶牛糞(DM)和豬糞(SM)在（37±0.5）℃條件下進行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗，通過量化BMP試驗測試結果并用動力學模型對三種畜禽糞便厭氧發(fā)酵產甲烷過程進行擬合，獲取符合我國現(xiàn)階段生產實際的B0值;最后根據(jù)BMP試驗獲得的B0計算我國蛋雞糞、奶牛糞和豬糞三種主要畜禽糞便的年甲烷產生潛力，為畜禽糞便厭氧發(fā)酵參數(shù)選擇及我國畜牧業(yè)溫室氣體減排及相關政策制定提供參考。主要結論如下:
　　不同含固率和接種比下豬糞厭氧發(fā)酵試驗表

4、明:所有處理中在TS=6％，r1/S=3.0時獲得最大沼氣產率，為469.1 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。在接種比相同的條件下，隨著含固率的提高，日最大產沼氣速率先增加后減小，且出現(xiàn)時間略滯后。在TS=6％，r1/S=3.0時甲烷產率最大，為333.2 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。含固率和接種比對產氣速率及累積甲烷產量均有顯著影響，且含固率對厭氧消化產氣特性的影響大于接種比。動力學

5、模型參數(shù)表明，F(xiàn)irst-order模型較修正的Gompertz模型能更好地模擬豬糞厭氧發(fā)酵產甲烷規(guī)律，且在一定程度上，接種比例越大，含固率越高，F(xiàn)irst-order模型對試驗數(shù)據(jù)的擬合精度越高。
　　畜禽糞便厭氧發(fā)酵產甲烷潛力試驗表明:試驗結束時，CM、DM、SM單位底物累積甲烷產量分別為326.01、172.28、375.29 mL·g-1VSadded。CM、DM、SM三種物料的BMP1％分別為316.85、162.11、

6、351.63 mL·g-1，三種畜禽糞便的BMP1％均占到試驗結束時測得BMP值的90％以上，所以認為BMP1％作為厭氧發(fā)酵中物料產甲烷潛力是有效的。用得到BMP1％所耗時長作為試驗結束時間除相對縮短試驗時間外，同時使得BMP測試結果有了量化標準，更能客觀比較相同物料在不同發(fā)酵時間下的試驗結果。BMP試驗測得的雞糞、牛糞和豬糞三種畜禽糞便的單位底物累積甲烷產量分別為0.33、0.17和0.38m3 kg-1VSadded，與對應IPCC

7、給出的亞洲地區(qū)缺省值0.24、0.13和0.29 m3·kg-1VSadded不一致。綜合比較First-order模型和修正后的Gompertz模型兩種模型的參數(shù)，F(xiàn)irst-order模型相對擬合精度高，但兩者獲得的產甲烷動力學參數(shù)差異并不顯著，并且，F(xiàn)irst-order模型和修正后的Gompertz模型的R2均大于0.9，且BMP∞也均達到了試驗最終獲得累積甲烷產量的90％以上。綜合看來兩種模型的擬合精度均處于合理范圍內，均能較