豬糞、濕垃圾、稻草共混沼氣發(fā)酵試驗特性研究.pdf

1、稻草、豬糞、濕垃圾，這些是我們生活中常見的廢棄物，如果不及時處理，對我們的生活影響很大，且會破壞我們的生活環(huán)境。這三種原料來源廣泛，產量巨大。由于稻草的極其特殊物理化學結構，使得微生物和酶很難對其吸附、降解，因此極大的限制了稻草在厭氧消化過程中的推廣與應用;我國養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模龐大，畜禽糞便產量巨大，給養(yǎng)殖場周圍的環(huán)境和居民的生活帶來很大影響;由于生活水平的提高，每天每人產生的生活濕垃圾很多，集中處理成為一個大難題。面對稻草、養(yǎng)殖場的糞便、日

2、常生活產生的濕垃圾，我們急需找到一個辦法可以處理這三種廢棄物，為一個區(qū)域多種廢棄物綜合處理問題提供一種新的思路，所以本研究突破性的以稻草、豬糞、濕垃圾為原料，進行厭氧發(fā)酵工藝的優(yōu)化。
　　本文首先以豬糞和濕垃圾為原料，進行序批式試驗。濕垃圾主要是纖維、竹木、廚房菜渣等含有易分解物質的有機物，且城市生活垃圾中50％以上為濕垃圾。前期試驗以豬糞和濕垃圾為研究對象，以二者的不同比例作為影響因素，研究高溫條件下豬糞和濕垃圾共混發(fā)酵的適應性

3、及可行性。重點考察豬糞與濕垃圾以八種不同比例進行混合對發(fā)酵工藝的影響，借助甲烷體積分數、總產氣量、單位質量的TS、VS產甲烷量等進行表征，進一步研究二者的發(fā)酵特性。然后將豬糞與稻草以不同比例混合發(fā)酵，探究不同比例對各種表征現象的影響，重點考察以這兩種原料混合對發(fā)酵試驗是否有利。之后再將這三種原料在序批式試驗中得到的最優(yōu)比進行連續(xù)試驗，探究三者混合發(fā)酵是否優(yōu)于兩者混合發(fā)酵，最后再做一個添加了一定量的微量元素的對比連續(xù)試驗，探究三者混合比的

4、本身所含有的微量元素是否滿足發(fā)酵試驗所需要的微量元素。
　　在進料濃度5％、發(fā)酵溫度55℃時、發(fā)酵總重200g、振蕩頻率為100 r·min-1時，試驗得到最佳原料配比為豬糞∶濕垃圾為4∶3，發(fā)酵周期27天，在該條件下與單一豬糞組相比，總產氣量可以提高79％，SCOD去除率可以提高12％，甲烷體積分數第3天就可以提高到50％以上，且從第3天開始甲烷體積分數就一直穩(wěn)定在60％左右直到發(fā)酵結束。此外，這種配比使發(fā)酵系統(tǒng)內具有更低的氧化

5、還原電位和更穩(wěn)定的弱堿性環(huán)境，對厭氧發(fā)酵非常有利?？梢缘贸鲐i糞與濕垃圾混合發(fā)酵的效果要優(yōu)于單一原料發(fā)酵。在同種試驗條件下，發(fā)酵原料改為豬糞和稻草。結果表明:豬糞與稻草比例為4∶3，發(fā)酵周期40時，能夠提高總產氣量，同時可以迅速縮短甲烷體積分數超過50％的發(fā)酵周期，原假設成立。對比不同比例混合的表征參數發(fā)現，兩種原料混合對產氣速率有一定的影響，且總產氣量要比甲烷體積分數更加敏感，變化更大。慶幸的是以這兩種原料混合每個試驗組都可以產甲烷，自

6、始至終任何一組都檢測到甲烷的存在。
　　序批式試驗完成后，將豬糞、濕垃圾、稻草以TS比為4∶3∶3的條件下混合發(fā)酵，模擬實際工程進出料方式。試驗分為三個階段，包括前期馴化污泥、中期一次投料、后期每天定時進出料，發(fā)酵總周期為90天。
　　未添加微量元素連續(xù)試驗中日產氣波動幅度前后不一，但維持在900ml到2515ml范圍內。在發(fā)酵過程中前31天波動幅度比較大，分別出現6個產氣高峰，日產氣量分別為2515ml、1535ml、17

7、42ml、1637ml、1542ml、1638ml。后29天日產氣量波動平緩，維持在1123ml到1503ml范圍內。60天總產氣量為80686ml，平均日產氣量為1345ml?？梢钥闯鲞B續(xù)試驗前期的污泥需要一個馴化過程，即發(fā)酵啟動期，時間大約為30天，之后日產氣量保持穩(wěn)定，只要后期發(fā)酵日產氣量不發(fā)生大幅度的波動，可以維持一定的日產氣量，就可以在以后的工程設計中運用。甲烷體積分數第1天為26％，之后迅速上升，第9天甲烷體積分數就上升到5

8、0％，之后雖然也呈現小幅度波動的特點，但一直維持在50％以上，其中第15天、第21天、第26天甲烷體積分數達到峰值，分別為62％、63％、65％。
　　在未添加微量元素連續(xù)試驗中，前30天產氣波動幅度較大，后期產氣波動幅度較小，可以看出隨著試驗的進行，連續(xù)發(fā)酵反應系統(tǒng)呈現一個更加穩(wěn)定的產氣狀態(tài)，單位體積反應器產氣量非常相近，維持在100ml上下波動。這與前兩次序批式試驗的后期產氣波動情況相似，產氣量有所提高，這說明豬糞、濕垃圾、稻

9、草三者混合發(fā)酵的產氣性能要優(yōu)于前期的兩種原料混合發(fā)酵，產氣潛力更大。這與我們試驗初期期待的結果相似，更進一步說明這種試驗步驟的可行性。不過在連續(xù)試驗進行的前期單位體積反應器產氣量波動范圍較大，在100ml～150ml范圍內變化，后期也證明這種波動幅度隨著試驗的進行會迸一步明顯縮小。
　　添加微量元素連續(xù)試驗中第三階段周期為60天。與未添加微量元素相比發(fā)酵周期中產氣量更多，產氣波動幅度更小，表明添加了一定量的微量元素之后發(fā)酵效果更好

10、，優(yōu)于未添加微量元素，說明未添加微量元素連續(xù)試驗本身所含有的微量元素不能完全滿足厭氧發(fā)酵的需要。如何通過發(fā)酵原料本身的混合，使其所含有的物質完全滿足厭氧發(fā)酵所需，值得進一步研究。
　　綜上所述，本文通過研究豬糞與濕垃圾，豬糞與稻草及豬糞、濕垃圾、稻草以不同比例混合厭氧發(fā)酵產氣性能，結果表明:兩種原料的混合發(fā)酵效果優(yōu)于單一原料發(fā)酵，三者發(fā)料混合優(yōu)于兩種原料發(fā)酵，但三種原料混合所需的微量元素目前為止還不能通過本身所含有的物質完全滿足。