豬場糞污沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣動力學(xué)研究.pdf

1、溫度、進料濃度、有機負荷和發(fā)酵工藝是影響豬場糞污沼氣發(fā)酵處理效果和產(chǎn)氣速率的重要因素，目前針對豬場糞污沼氣發(fā)酵效率影響因素的研究多數(shù)只停留在定性的描述，缺少定量的表征。為此，開展了不同溫度、進料濃度、有機負荷和發(fā)酵工藝條件下的豬場糞污沼氣發(fā)酵試驗，獲得了各因素與沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣效率之間的動力學(xué)關(guān)系。主要結(jié)論如下：
　?。?）在進料濃度不變的情況下，通過提高進料量逐漸增加有機負荷，獲得了15、20、25、30和35oC條件下的最大容積產(chǎn)

2、氣率分別為0.136、0.796、1.294、1.527和1.952 LCH4 L?1 d?1,對應(yīng)的有機負荷分別為1.2、3.6、5.6、5.6和7.2 gVS L?1 d?1，對應(yīng)的水力停留時間分別是6.7、2.2、1.4、1.4和1.1 d；
　?。?）建立了定量描述容積產(chǎn)氣率和有機負荷之間關(guān)系的新模型，基于模型適應(yīng)性統(tǒng)計指標(biāo)決定系數(shù)（R2）、均方根誤差（RMSE）和赤池信息量準(zhǔn)則（AIC）判斷，新模型比以往模型更能準(zhǔn)確地描

3、述有機負荷對容積產(chǎn)氣率的影響。采用其它研究者公開報道的沼氣發(fā)酵實驗數(shù)據(jù)驗證新模型，結(jié)果顯示出好的擬合效果，證明了新模型的通用性和適用性。
　　（3）用溫度活性系數(shù)（θ）表征溫度對沼氣效率的影響，15~20 ℃溫度區(qū)間的最大容積產(chǎn)氣率（Rpmax）、半飽和常數(shù)（KLR）和動力學(xué)常數(shù)（KD）的θ值最大，分別為1.451、1.299和1.322。這表明豬場糞污沼氣發(fā)酵對對15~20 ℃范圍的溫度變化比20~35 ℃范圍的溫度變化更敏感；

4、根據(jù)能量輸出~輸入比和反應(yīng)器投資以及加熱的總成本分析，將發(fā)酵溫度從15 ℃升溫到20 ℃為最佳加熱策略。
　?。?）在相同有機負荷條件下（3.2 gVS L?1d?1），不同進料濃度(TS1~8％，即8~64 gVS L-1)會對產(chǎn)氣效率產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為中間進料濃度的有機物去除效果和產(chǎn)氣效率要高于低和高的進料濃度。
　?。?）ASBR和UBF在豬場糞污沼氣發(fā)酵上表現(xiàn)出相似的性能，且明顯優(yōu)于USR；ASBR和UBF能很好地截留

5、污泥，而USR中污泥沖刷較嚴(yán)重；粒徑大的污泥主要分布在距離反應(yīng)器底部20~30cm位置；由于嚴(yán)重沖刷，USR上部存留的污泥粒徑比其他兩反應(yīng)器要大。
　?。?）除了USR最下層，ASBR，UBF和USR不同高度的古菌種群結(jié)構(gòu)無較大差異，且三個反應(yīng)器同一高度也無較大差別；ASBR，UBF和USR在古菌種群結(jié)構(gòu)上差異主要體現(xiàn)在反應(yīng)器最下端；Woesearchaeota_DHVEG~6_norank(Woesearchaeota)和Can