基于秸稈與糞便混合原料的富氫沼氣發(fā)酵工藝研究.pdf

1、以秸稈類(lèi)生物質(zhì)和畜禽糞便等為原料的沼氣厭氧發(fā)酵技術(shù)研究，不僅改善了環(huán)境污染問(wèn)題，而且能夠得到其他可利用的清潔能源。氫氣作為沼氣厭氧發(fā)酵過(guò)程的一種產(chǎn)物，具有能量密度大、熱轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)控制沼氣厭氧發(fā)酵的工藝條件，提高沼氣中的氫氣含量，從而獲得富氫沼氣的清潔生物質(zhì)燃?xì)膺@一思路，對(duì)提高農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用的綜合效益有重要意義。
　　本論文是在國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)“沼氣全面替代農(nóng)戶(hù)家庭商品用能的組合設(shè)備及技術(shù)研究(項(xiàng)目編號(hào)

2、：201303099)”的資助下完成的。本論文通過(guò)對(duì)沼氣發(fā)酵前期的工藝條件進(jìn)行調(diào)控，分析沼氣發(fā)酵初期10天內(nèi)的產(chǎn)氣情況，研究初始pH值、接種量等因素與沼氣產(chǎn)量及其氫氣含量之間的相關(guān)關(guān)系。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面法優(yōu)化玉米秸稈與牛糞混合原料的富氫沼氣發(fā)酵工藝條件。結(jié)果表明：
　　(1)初始pH值為7.5的實(shí)驗(yàn)組對(duì)維持厭氧發(fā)酵正常pH值的能力明顯比其它試驗(yàn)組強(qiáng)；從整個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)累計(jì)總產(chǎn)氣量比較，初始pH值為7.5的實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)氣效

3、果較好達(dá)到10.1L，明顯高于其他實(shí)驗(yàn)組；從累積產(chǎn)氫量上比較，初始pH值為7.5條件下，發(fā)酵過(guò)程累積總產(chǎn)氣量最高，且氫氣的累積產(chǎn)氣量為132mL，是初始pH值為7的1.5倍。因此，初始pH值為7.5的處理有利于提高玉米秸稈與牛糞混合原料發(fā)酵沼氣中氫氣的含量。
　　(2)接種量為35％的實(shí)驗(yàn)組對(duì)維持厭氧發(fā)酵正常pH值的能力明顯比其它試驗(yàn)組強(qiáng)；從整個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)累計(jì)總產(chǎn)氣量比較，接種量為35%的實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)氣效果較好達(dá)到10.6L，明顯高于

4、其他實(shí)驗(yàn)組；從累積產(chǎn)氫量上比較，接種量為35%條件下，發(fā)酵過(guò)程累積總產(chǎn)氣量最高，且氫氣的累積產(chǎn)氣量為140mL。因此，35%的接種量有利于提高玉米秸稈與牛糞混合原料發(fā)酵沼氣中氫氣的含量。
　　(3)初始pH值為7.5的實(shí)驗(yàn)組對(duì)維持厭氧發(fā)酵正常pH值的能力明顯比其它試驗(yàn)組強(qiáng)；從整個(gè)發(fā)酵周期內(nèi)累計(jì)總產(chǎn)氣量比較，碳氮比為20:1的實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)氣效果較好達(dá)到11.8L，明顯高于其他實(shí)驗(yàn)組；從累積產(chǎn)氫量上比較，碳氮比為20:1的條件下，發(fā)酵過(guò)程

5、氫氣的累積產(chǎn)氣量為129mL，綜合考慮，該實(shí)驗(yàn)組對(duì)沼氣中氫氣含量變化的影響較為顯著。因此，碳氮比為20:1的處理有利于提高玉米秸稈與牛糞混合原料發(fā)酵沼氣中氫氣的含量。
　　(4)響應(yīng)面模型對(duì)玉米秸稈與牛糞混合原料產(chǎn)氣試驗(yàn)有較好的模擬效果，根據(jù)模型預(yù)測(cè)累積產(chǎn)氫量最大值為150.55mL，此時(shí)試驗(yàn)工藝條件為：初始pH值7.48，接種量為35.54%，碳氮比為20.69。以此試驗(yàn)條件進(jìn)行玉米秸稈與牛糞混合原料發(fā)酵驗(yàn)證試驗(yàn)得到累積產(chǎn)氫量為