度对猪粪厌氧发酵沼气产气特性的影响 图文.doc

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温度对猪粪厌氧发酵沼气产气特性的影响
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（上海交通大学农业与生物学院生物质能工程研究中酵沼气发酵瓶的底物作为接种物，在自制的小型厌氧发酵装置上，研究了猪粪厌氧发酵温度条件对沼气产气特性的影响，以期为沼气的发展提供参考。
２．材料与方法
（１）材料
①猪粪。本研究发酵物料为鲜猪粪，取自上海交通大学农业与生物学院农场，放在玻璃器皿内，然后加水搅拌，直到成黏稠的糊状为止。
②接种物。接种物是沼气发酵启动时所使用的含有大量沼气发酵微生物的各种厌氧活性污泥，本研究最初使用的接种物取自上海市崇明县前卫村沼气工程正常产气的沼液。经中温厌氧发酵后保存在沼气发酵瓶的底物作为接种物。
（２）设备与仪器
①试验装置。试验装置为上海交通大学农业与生物学院生物质能实验室自行制作的小型厌氧发酵装置，主要由发酵瓶部分与集气装置部分。为了能观察发酵原料体积和物料状态的变化，选取透明的玻璃三角瓶作为发酵瓶。发酵瓶用适当大小的橡胶塞密封，橡胶塞上设有输气口和取样口。集气装置采用排水集气法，集气瓶采用的三角瓶。然后将准备好的发酵瓶放置于摇床内。试验地点为上海交通大学农业与生物学院生物质能实验室。
②仪器。恒温干燥箱（ＤＨＧ型，上海精宏实验设备有限公司）；马弗炉（ＳＸ２系列箱式电阻炉，上海阳光实验仪器有限公司）；分析天平（ＢＳ２２４Ｓ，德仪器厂）；电子天平（ＹＰｌ２００，上海恒平科学仪器有限公司）；ｐＨ计（ＰＨ孓３ｃ型，上海精密科学仪器有限公司）；恒温水浴振荡器（ｗＨＹ一２水浴恒温振荡器，江苏省金坛市金城国胜实验仪器厂）；气相色谱仪（日本岛津ＧＣ－１４Ｂ气相色谱仪）。
（３）试验方法①测定方法。沼气成分的测定：采用日本岛津盼１４Ｂ气相色谱仪；条件如下：检测器：ＴＣＤ；载气：氩气；流量：２０毫升／分钟；填充柱：３米长ＴＤｘ—０２柱；柱温：ｌｏｏ℃；ＴｃＤ温度：１２０℃；进样口温度：１００℃；电流：６５毫安；进样：采用手动进样，进样量为１００微升。
产气量的测定：产气量是衡量厌氧消化系统与工艺优劣的重要参数。本试验采用排水集气法收集气体，每天定时用量筒测量集水瓶中排出的水量，并做以记录。
ｐＨ的测定：用ＰＨ孓３Ｃ型ｐＨ计测定发酵原料预处理过程、发酵过程中ｐＨ的变化。②试验设计。试验选择批式发酵工艺，以新鲜猪粪为沼气发酵原料。原料取回后用水浸泡，预处理
Ｐ帕∞ｅｃｌｉｒ岱ｏｆＩｎＩ帆｛ｉｏｒＩａＩＳｅｍｉ怕ｒｏｎ阳ｒａＩ曰ｏｎ’日篱曰ｌｅｒｇｙ＆协ＮＰＩｕｓ１１１ｒｅｅ（Ｃｈ．怕，ＪａｐａｎａｎｄＫ∞隐）厅叭ＪｍｏｎＢｉｏｍａ鹞旨哪ｙ２７９５天。预处理过程中，每天搅拌两次，每次时间为２分钟，同时测定其ｐＨ。５天后，按下面所述将比较试验分为三组进行：
Ｉ、中温（３７℃）条件下试验组；
Ⅱ、高温（５２℃）条件下试验组；
Ⅲ、室温条件下试验组。
每组试验做两个重复，试验条件均为：发酵料液的总固体（ＴＳ）质量的３０％。发酵料液浓度按公式（１）计算。
＾ｆ∑Ｘｉｍｉ朋。一∑莉式中：％——料液浓度（％）；
Ｘｉ——物料重量（ｇ）；
ｍｉ——总固体含量（％）；
含量为６％，接种量为总发酵料液（１）
Ⅳ一所需加人的水量（ｇ）
将配好的发酵料液分别置于１０００毫升发酵瓶内（发酵瓶内的有效容积为８００毫升），发酵瓶与集气装置用乳胶管连接后，置于恒温水浴中，发酵周期为１７天。３．结果与分析
（１）发酵原料预处理过程中ｐＨ的变化情况
根据的沼气发酵的实际情况，新鲜原
料用于沼气发酵，其产甲烷量较微，而原
料经过预处理后再进行沼气发酵，可提高
甲烷产量［３］。所以本试验在原料进行沼气
发酵前，先将原料用水浸泡，以加速原料
中有机物质的分解。原料预处理过程中
ｚ
ｐＨ的变化曲线如图１所示。
由图１可以直观地看出，在预处理的５天中，新鲜原料经过浸泡后，其ｐＨ有
所下降，这是由于原料在预处理过程中，
部分高分子化合物降解为低分子化合物，
在产氢产酸菌的作用下，产生了一些挥发
时间／（天）性脂肪酸所致‘引。有资料显示，沼气发酵
图１原料预处理过程中ｐＨ的变化曲线
的最适ｐＨ是以６・５～７・５为宜。由图１№１ｍ础ｉｏｎ０ｆｐＨｄｕ堍叫ｒ饴啪ｔｐｒｏｃｅｓＳｏｆ卿嫩ｔ涮
可知，原料经过预处理后，其ｐＨ处于适
宜发酵范围内，是可以作为厌氧发酵原料进行发酵试验的。
（２）不同发酵温度条件下厌氧发酵液ｐＨ的变化
不同发酵温度条件下厌氧发酵过程中ｐＨ变化曲线见图２。由图２可以看到，中温试验组厌氧发酵过程中的ｐＨ在发酵的初、中期处于上升阶段，ｐＨ由