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农村沼气发酵及其残余物的主要化学成分评价

谢涛

   农村沼气建设项目对建设社会主义新农村、提高农民生活质量、改善农村生产、优化农村能源结构、保护农村生态环境,必将起到积极的推动作用。沼气发酵的工艺参数对沼气产气量影响很大,采用合适的发酵工艺参数是高效生产沼气的关键。另外,沼液和沼渣是一种优质的有机肥料,能显著改善土壤生态系统和结构,增加土壤肥力,有效调节土壤中的水、肥、气、热,促进土壤生态环境良性循环。 本试验模拟农村水压式沼气池的工作原理,通过自制沼气发酵装置,从实际需要出发,研究了不同粪草比、接种物的接种量、堆沤处理方式这3个影响沼气发酵的重要因素对产气效果的影响。另外,通过综合工艺试验,得到了堆沤处理方式、不同粪草比、不同原料配比和接种物的接种量4个因素的最佳组合。 通过设置4个不同粪草比处理,研究粪草比对产气效果的影响。结果表明,在碳氮比不定的情况下,原料的总固体浓度为8%、pH值介于6.8~7.4、接种沼气池污泥量为原料干物质重量的20%、发酵周期为30d时,纯猪粪的效果最好,其在总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了88851.84mL、2961.73mL、0.4527m~3/m~3·d、0.5328m~3/m~3·d和0.1999m~3/kg·TS,比粪草比为2:1的处理有很大提高,分别提高了41.61%、41.61%、41.56%、41.63%和41.67%。 在碳氮比一定的情况下设置3个不同粪草比处理,研究其对产气效果的影响。结果表明,在碳氮比一定的情况下,原料的总固体浓度为8%、pH值介于6.8~7.4、接种沼气池污泥量为原料干物质重量的20%、发酵周期为30d时,碳氮比为2:1的处理效果最好,其在总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了56662.28mL、1888.74 mL、0.2888m~3/m~3·d、0.3398m~3/m~3·d和0.1274m~3/kg·TS,比粪草比为3:1的处理有很大提高,分别提高了30.29%、30.29%、30.27%、30.29%和30.27%。 通过对沼气池污泥的接种量设置不同的梯度,研究接种量对产气效果的影响。试验的其它条件为:原料总固体浓度为8%、换料时间间隔为7d、pH值在6.8~7.4之间、发酵周期为30d,沼气池污泥的接种量分别为10%、20%和30%。结果表明,在本试验的试验条件下,对发酵原料接种30%的沼气池污泥效果最好,其沼气的总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了37873.60mL、1262.45 mL、0.1930 m~3/m~3·d、0.2271m~3/m~3·d、0.0852m~3/kg·TS,比接种20%和10%的沼气池污泥的处理的总产气量分别提高了44.81%和174.49%,池容产气率提高了44.81%和174.49%,料容产气率提高了44.79%和174.54%,原料产气率分别提高了44.90%和174.84%。 不同的堆沤方式也影响沼气发酵的效率。本试验在发酵原料总固体浓度为8%、换料时间间隔为7d,pH值在6.8~7.4之间、发酵周期为30d时,对原料分别采用池外堆沤,池内堆沤和不堆沤三种处理方式。结果表明,池内堆沤处理方式的效果最佳,其沼气的总产气量、日均产气量、池容产气率、料容产气率和原料产气率分别达到了56662.28mL、1888.24mL、0.2887m~3/m~3·d、0.3397 m~3/m~3·d和0.1274 m~3/kg·TS,比不堆沤的处理提高31.63%、31.63%、31.11%、31.11%和31.20%。 另外,本论文还进行了包括发酵原料的堆沤处理、接种物的接种量、粪草比及原料配比这4个对农村家刚沼气发酵影响较大的因子的综合工艺试验,每个因子设置3个水平:堆沤处理方式包括池外堆沤处理、池内堆沤处理和不堆沤,粪草比为2:1、2.5:1和3:1,原料配比为猪粪+稻草、猪粪+玉米秸秆和猪粪+青草,接种物的接种量为10%、20%和30%,采用L_9(3~4)正交设计,原料总固体浓度为8%,料液pH值为6.8~7.4之间,发酵周期为30d。结果表明,本试验中的4个因子对沼气产量的影响火小依次为:原料配比>粪草比>接种物的接种量>堆沤方式。得出最佳理论组合是:不堆沤、接种量为30%、粪草比3:1、鲜猪粪+青草,实际最佳组合是:池内堆沤、接种量为30%、粪草比3:1、鲜猪粪+青草。在生产实践中可根据具体的发酵条件和要求来选择应用哪种组合。 此外,本实验通过在沙坪坝区、合川区、涪陵区采集的11个户用沼气发酵残液和沼气残渣样本,对其进行营养性能分析和安全性能分析发现,沼液和沼渣除了含有丰富的有机质外,还含有氮、磷、钾、、钠、钙、铜、铁、镁、锰和锌等微量元素,对促进作物生长,提高农产品质量起着重要作用。 论文最后指出,发酵原料的堆沤时间也是影响沼气发酵的重要因子,建议在以后的试验中对此条件进行进一步的筛选;并且建议采用多种评价方法对沼气发酵残余物进行主要化学成分评价。……   
[关键词]:沼气发酵;工艺参数;禽畜粪便;秸秆;沼肥
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西南大学2007年