麥秸與奶牛場廢水混合厭氧發(fā)酵技術研究.pdf

1、利用厭氧消化技術處理麥秸與奶牛場廢水制取沼氣可以實現資源利用和污染治理的雙贏。本文進行了麥秸與奶牛場廢水不同質量比、堆肥預處理的厭氧產氣試驗，同時進行了推流式反應器工藝試驗，為實現麥秸與奶牛場廢水高效的能源轉化、提高其生物產氣量與秸稈沼渣的合理施用提供理論依據。
　　 在實驗室條件下，以麥秸和奶牛場廢水為原料，設計麥秸與奶牛場廢水質量比1∶4(T1)、1∶3(T2)和1∶2(T3)以及對照(麥秸與水質量比1∶4(T4))四個處理

2、，觀測發(fā)酵過程中日產氣量、甲烷含量、發(fā)酵前后麥秸理化特性和結構的變化。結果表明:將奶牛場廢水與麥秸按不同比例混合后進行中溫厭氧發(fā)酵可以正常進行，對甲烷含量的影響不大;厭氧發(fā)酵初始干物質(Total Solid，TS)濃度對系統產氣的影響較大，麥秸產氣量隨TS濃度的增加而降低，以T1的產氣效果最好，麥秸TS產氣量為0.41L/g，較T4提高了18.25％，平均甲烷含量為48.78％;厭氧發(fā)酵后，麥秸半纖維素含量大幅降低，纖維素含量少許降低

3、，降低幅度均為T1＞T2＞T4＞T3，木質素含量稍有增加，各處理間無顯著差異(P＞0.05);傅氏轉換紅外線光譜分析儀(FourierTransform Infrared Spectroscopy，FTIR)和X射線衍射（X-Ray Diffraction，XRD）的結果表明，厭氧發(fā)酵后，麥秸纖維素結晶區(qū)的相對含量增加，混合發(fā)酵促進了厭氧微生物對麥秸纖維素結晶區(qū)的破壞。以上結果表明，將麥秸與奶牛場廢水（質量比）1∶4混合發(fā)酵產沼氣的效果

4、最好。
　　 為加快麥秸與奶牛場廢水混合發(fā)酵產氣與提高其產氣量，研究了堆肥預處理對秸稈厭氧發(fā)酵產沼氣的影響，分別以堆肥0d(T1)、3d(T2)、6d(T3)和9d(T4)的麥秸與奶牛場廢水混合物（質量比1∶2）為原料進行厭氧消化實驗。結果表明:堆肥造成麥秸干物質大量損失，堆肥3d、6d和9d麥秸TS損失率分別為2.63％、11.46％和20.00％，各處理間差異顯著(P＜0.05)，堆肥后麥秸纖維素結晶程度增強;厭氧發(fā)酵后，T

5、1、T2、T3和T4的TS產氣量分別為377.50、388.85、354.71和353.65mL/g，考慮到堆肥過程中麥秸TS的損失，T2、T3和T4的TS產氣量僅為T1的100.30％、83.19％和77.59％;各處理麥秸產氣中甲烷含量差異不顯著(p=0.3681);堆肥后麥秸產氣速率和產氣峰值均增加，T2、T3累積產氣量達到總產氣量80％的時間較對照提前了8d和2d，T2產氣峰值較對照增加了2.65mL/d，但堆肥9d麥秸產氣速率

6、和產氣峰值反而降低;厭氧發(fā)酵后麥秸TS和VS損失率均隨著堆肥時間的延長而降低。綜上所述，堆肥預處理可以加快反應器啟動，對麥秸產氣速率提高有一定促進作用，以堆肥3d的效果最好，但從提高麥秸產沼氣量的角度看，堆肥預處理會降低原料產氣量。
　　 在前期實驗的基礎上，以質量比1∶2的麥秸與奶牛場廢水混合物為原料，在中溫35℃條件下，采用半連續(xù)進料工藝，于臥式推流式厭氧反應器中，進行麥秸與奶牛場廢水混合物厭氧發(fā)酵試驗，以研究半連續(xù)進料工藝

7、運行的可行性及產氣效果，為麥秸沼氣工程提供基礎數據。半連續(xù)進料固體停留時間(Solid Retention Time，SRT)為20天，以出料沼液為接種物，結果表明:產氣量穩(wěn)定在180～190 mL/g之間，容積產氣量在0.31～0.33 m3/m3·d。
　　 綜上所述，麥秸與奶牛場廢水以1∶2～4比例混合，可顯著提高麥秸原料產氣量，對麥秸進行高溫堆肥預處理3天，可提高產氣速率，采用推流式半連續(xù)發(fā)酵工藝，可實現麥秸、奶牛場廢水