首頁 > 文章中心 > 正文

          雞糞厭氧發酵工藝控制條件研究

          前言:本站為你精心整理了雞糞厭氧發酵工藝控制條件研究范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。

          雞糞厭氧發酵工藝控制條件研究

          摘要:本文根據不同干物質濃度、不同攪拌條件下的雞糞厭氧發酵產氣情況進行對比實驗分析,確定相對合理的攪拌參數。在實驗室條件下,將9個相同濃度相同體積的物料,每天進行不同時長不同次數的攪拌,做28d厭氧發酵產氣測試,通過對實驗數據的比較分析,確定本實驗沼氣發酵的最優濃度和攪拌條件。結論是濃度為15%時,每天攪拌4次,每次攪拌10min產氣量最高。

          關鍵詞:雞糞;干物質濃度;攪拌;產氣量

          引言

          氨抑制是畜禽糞便厭氧發酵運行的一個主要限制性因素[1]。由于雞糞的碳氮比(C/N)較低,氮含量較高,厭氧發酵過程易造成氨氮積累,對厭氧微生物的代謝產生抑制,厭氧發酵會受到限制[2]。因此,為了防止厭氧發酵受到氨抑制影響,雞糞沼氣發酵的進料濃度不宜過高,并且要有菌種馴化過程。本文通過對發酵物料不同干物質濃度、不同攪拌條件下進行雞糞厭氧發酵產氣測試,確定相對合理的厭氧發酵工藝控制條件

          1不同干物質濃度對雞糞厭氧發酵產氣量的影響

          1.1實驗裝置

          實驗裝置為實驗組自行設計的恒溫水浴厭氧發酵裝置(圖1)。

          1.2實驗材料

          實驗所用雞糞取自長春周邊某養雞場,實驗用接種物為發酵3個月以上的沼氣池新排出的沼渣。

          1.3實驗方法

          取鮮雞糞加入接種物和水,調至不同干物質濃度,在保證接種物加入量、發酵溫度、pH值等發酵條件不變的情況下,分別在4種干物質濃度下進行厭氧發酵28d,對日產氣量進行測定,做好28d連續產氣記錄,通過對實驗數據的比較分析,確定本工藝沼氣發酵的物料干物質濃度。

          1.4實驗步驟

          1.4.1備料

          取適量鮮雞糞(干物質含量23.6%)分別加入相當于雞糞總質量30%的接種物(接種物加入前需事先置于35℃恒溫水浴鍋中2d,恢復活性),然后加水調至料液干物質濃度分別為8%、12%、15%和18%,pH值調整為6.8~7.2。

          1.4.2裝料

          分別取調配好的4種干物質濃度物料裝入4個發酵瓶,再做1組平行實驗,計算時取2組數據平均值。

          1.4.3封瓶設置溫度

          密封發酵瓶,連接好集氣瓶、集水瓶,并設置發酵溫度為35℃,然后進行厭氧發酵28d,做好產氣記錄。

          1.5產氣量的測定

          實驗中,日產氣量采用排水法測量,反應期內每天10∶00用量筒測量集水瓶中水的體積來統計產氣量,即日產氣量。

          1.6實驗數據

          根據所得的實驗數據繪制了不同干物質濃度下產氣情況表(表1)。1.7分析與結論從表1可以看出,雞糞在不同干物質濃度下厭氧發酵其產氣量差別較大,4組實驗比較看出干物質濃度由8%~15%其累計產氣量依次增加,其中干物質濃度為15%時產氣量最高,容積產氣率也最高,為0.631mL/(mL·d),說明隨著干物質濃度的升高能夠被產甲烷菌利用的物料越多,有助于提高產氣率。干物質濃度18%時產氣量最低,是由于發酵物料濃度高,本身雞糞的氮含量就高,會導致氨氮積累,對厭氧發酵產生抑制,從而影響產氣。因此,本實驗雞糞厭氧發酵干物質濃度不宜過高,以15%左右為宜。在工程上雞糞沼氣發酵啟動為了防止氨抑制,需要有適應高氨氮濃度的甲烷菌進行厭氧消化協同作用,因此應以雞糞、豬糞等為發酵原料先進行厭氧發酵啟動沼氣工程,發酵產氣平穩后有足夠的厭氧菌再批量加入雞糞進行厭氧發酵;或者直接以鮮雞糞為發酵原料,并加入大量長期馴化的接種物來啟動沼氣發酵,再逐漸提高發酵物料濃度,可有效防止氨抑制對產氣的影響。

          2攪拌對雞糞厭氧發酵產氣量的影響

          2.1實驗目的

          根據不同攪拌條件下雞糞厭氧發酵產氣情況進行對比試驗分析,確定攪拌對雞糞厭氧發酵產氣的作用。

          2.2實驗裝置

          實驗裝置為滁州市藍宇環保設備制造有限公司制造的10L厭氧消化反應器(圖2),能根據實驗需要設定溫度,自動控制并維持厭氧消化反應器恒溫運行,并能根據實驗的設定,自動定時打開和關閉攪拌,且可手動調節攪拌方向和攪拌速度。性能指標:標準工作電源220V/50Hz;溫度為室溫25~60℃;控溫波動范圍為±0.5℃;)攪拌功率90W;攪拌轉速8r/min。圖210L厭氧消化反應器

          2.3實驗材料

          實驗所用鮮雞糞取自長春周邊某養雞場,實驗用接種物為發酵3個月以上的沼氣池新排出的沼渣。

          2.4實驗方法

          實驗設定9組不同的攪拌條件。將9個10L的厭氧發酵反應器進行編號,分別記為A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3,裝入相同成分及體積的料液,設定相同的發酵溫度,然后對攪拌時間和攪拌次數進行設定。厭氧條件下連續發酵28d,通過對實驗數據的比較分析,確定本工藝沼氣發酵的每次攪拌時間和攪拌次數。

          2.5實驗步驟

          2.5.1備料

          備足鮮雞糞,干物質含量為23.6%。

          2.5.2調配

          取適量雞糞加入相當于雞糞總質量30%的接種物(接種物加入前事先置于35℃恒溫水浴鍋中2d,恢復活性),干物質濃度調為15%,pH值調整為6.8~7.2。

          2.5.3裝料

          將調配好的物料分別裝入9個10L厭氧反應器內。

          2.5.4密封

          通過膠管連接好集氣箱和排水箱,集氣箱貯滿水,并封閉好系統各密封處,形成厭氧環境。

          2.5.5設定溫度及攪拌進入厭氧發酵狀態

          發酵溫度均設置35℃,開啟定時攪拌,每天攪拌次數及每次攪拌時間按實驗方法中規定進行設置,設置完成后進入厭氧產氣階段。

          2.5.6排氣記錄數據

          每天定時排氣、補水,并記錄日產氣量。

          2.6產氣量的測定

          實驗中,日產氣量采用排水法測量,反應期內每天10∶00用量筒測量集水箱中水的體積來統計產氣量,即日產氣量。

          2.7試驗數據

          根據所得的實驗數據繪制了不同攪拌參數條件下產氣情況表(表2)。

          2.8分析與結論

          從表2可以看到,B2組,即每天攪拌4次,每次攪拌10min對應的厭氧反應器累計產氣量最高,其28d平均容積產氣率達到0.762L/(L·d)。同時,從所有實驗攪拌組可以看出,每天攪拌4次的攪拌組其對應平均容積產氣率也相對較高,說明對于同等時長攪拌組,每天攪拌次數少,不能保證全天各個時間段發酵細菌與發酵原料充分接觸,沒能達到較好產氣效果,因此每天攪拌2次的反應器其產氣量都較少;每天攪拌6次比攪拌4次產氣量要低,說明攪拌次數過多,則不利于厭氧發酵維持一個相對穩定的平衡狀態,影響產甲烷菌的生長繁殖,反而使沼氣發酵效率降低,另外過多攪拌還會增加動力消耗。通過實驗對比分析認為,雞糞沼氣發酵按每天攪拌4次,每次攪拌10min更利于厭氧發酵產氣。

          參考文獻

          [1]鐘佳蕓.畜禽糞便資源化技術研究[D].成都:西南交通大學,2016.

          [2]范廣璞,楊猛,黃亞東.利用發酵麥稈和雞糞開發“綠色”生態基質肥[J].江蘇農業科學,2013,41(12):366-369.

          作者:裴海林 單位:吉林省農業機械研究院

          文檔上傳者