沼气池-沼气设备-沼气工程-山东达禹环境工程有限公司

近幾十年來，隨著中國人民生活水平和飲食結構的改善，人們對肉類的需求也在逐年增加。據統計，2015年全國生豬數量達到7.0825億頭，豬肉產量達到5487萬噸。然而，由于受居民消費習慣的影響，肉類消費以豬肉消費為主體，2000年和2014年豬肉消費占肉類消費的65%左右。豬糞日排放系數為2.20~4.25 kg·d~(-1)≤3。由于生豬養殖比重大，糞便排放總量大，產量達40億噸，在多種畜禽糞便中居首位。因此，合理利用和處理豬糞，有利于改善環境。

質量，對促進生豬乃至整個畜禽養殖業的健康發展具有重要意義。豬的黑膜沼氣池厭氧發酵不僅可以解決畜禽的污染問題，而且還可以生產無公害產品，可以代替化肥將殘渣返回田間。因此，黑膜沼氣池厭氧工藝在畜禽處理中得到了廣泛的應用。

目前，濕法發酵在我國得到廣泛應用，隨著社會的不斷完善和日益嚴重的環境問題，濕法發酵的一些問題逐漸被發現，如：濕法發酵后的二次污染問題;沼氣泥漿返回油田的污染問題：浪費水和其他問題。與黑膜沼氣池濕發酵相比，干發酵反應該系統的總固體（t）含量達到20%-30%0，具有濃度高、體積小、沼氣漿易于利用的優點。近年來，它在國外得到了廣泛的關注。但同時，黑膜沼氣池厭氧干發酵在啟動操作中也存在著易酸化、啟動緩慢、產氣不穩定等缺點。從國外黑膜沼氣池厭氧消化的發展歷史來看，干發酵逐漸取代濕發酵是必然趨勢。目前，國內對干黑膜沼氣池厭氧發酵的研究較少，尤其是在提高干黑膜沼氣池厭氧發酵產氣效率方面。以干法發酵為主要研究對象，探討了添加活性炭對提高豬糞干法發酵產氣效率的效果，以及添加活性炭對提高豬糞干法發酵產氣效率的效果，為黑膜沼氣池厭氧菌的生產提供了較好的方法。c工程上畜禽糞便的干發酵處理。

材料與方法

1.1實驗材料

昆明市附近豬場豬糞黑膜沼氣池厭氧干燥發酵；接種是實驗室馴化豬糞接種；活性炭（西魯化工有限公司）。材料的基本性質見表1。

1.2實驗裝置

該黑膜沼氣池厭氧干發酵裝置是一種常規的500ml分批發酵裝置。

1.3實驗方法

為提高黑膜沼氣池厭氧干發酵產氣效率，探討活性炭對豬干發酵的影響，設計了4個試驗組和4個對照組，每組分4個平行組，發酵濃度約為20%。35天黑膜沼氣池厭氧介質溫度(37℃±0.5℃)

氧氣發酵。 4個實驗組加入0g活性炭，發酵干物質1％活性炭，發酵干物質5％活性炭和發酵干物質10％活性炭。具體實驗設計見表2. 1,4分析項目和方法

（1）總固體（TS）含量：干燥法（105、2干燥至恒重，計算樣品脫水后的干物質質量）

(2)揮發性固體(vs)含量：干燥法(將t的總常重量燃燒到550°c±20°c時計算揮發性物質的質量分數)

(3)采氣量：采用排水集氣法測定采氣量。由于試驗開始前的日產氣量較大，啟動后的第一周每半天記錄一次，以后每天記錄一次。

(4)甲烷含量：氣相色譜法測定

（5）pH值：用精密試紙（6.4-8.0）測量

結果與分析

2.1天產氣量對比分析

從圖1，不添加活性碳（活性碳+頭發）

豬糞(0%原料)干發酵日產氣量的變化可分為3個階段。第一階段是從第1天到第21天。第1天337ml后，第2~21天產氣量基本持平，平均日產氣量為90mL。第二階段為22~44d，日產氣量略高于第一階段，平均日產氣量為223mL。第三階段是從45天到產氣結束。45天后進入產氣高峰期。在第61天，日產氣量達到最大值610mL，此后產氣量開始下降，直至結束。

在添加活性炭(1%活性炭發酵干物質)的豬干發酵試驗中，日產氣量與非活性炭組基本相似，平均日產氣量在1d左右。日產氣量從22天增加到44天，日平均產氣量達到305 mL，開始進入日產氣高峰，在日產氣日達到最大值，然后逐漸下降到終點。

在豬糞干發酵實驗中加入4.0g活性炭（活性炭+ 5％發酵干物質），第一天至第24天黑膜沼氣池產氣高峰期，最高產氣量達到700mL第17天，然后產生氣體逐漸下降到第24天。第25天后，天然氣產量開始逐漸上升，直到第42天日產氣量的第二個峰值達到673 mL，然后天然氣產量逐漸下降到天然氣產量結束。

加入8.0g活性炭（活性炭+發酵干物質）

10&lock;gt;-rrb-豬糞干發酵試驗，在1～18日的氣峰生產，10天的日氣量達到833毫升的高峰，而后日燃氣量逐漸下降，19～42天天然氣產量相對穩定。日產的日平均天然氣產量為405毫升，此后，日產的天然氣產量逐漸下降到天然氣生產的末期。

2.2甲烷含量的比較分析

如圖2所示，不添加活性炭的試驗組在產氣第二天甲烷含量為%，然后逐漸增加，維持在50%左右，黑膜沼氣池平均甲烷含量為50%。試驗組在產氣第二天添加1%干物質后，甲烷含量增加到50%以上，維持在50%左右，平均甲烷含量為50%。當活性炭試驗組添加5%的干物質時，甲烷含量在產氣第二天達到約50%，直到第二天達到50%以上。再過一天，甲烷含量開始下降。活性炭試驗組平均甲烷含量為10%，第2天甲烷含量達45%，第2天仍保持在55%左右，隨后甲烷含量開始下降。煤中甲烷含量為%。各試驗組產甲烷量均在50%以上，品質較好。

2.3累計天然氣總產量的對比分析

圖3表明，5%干物質活性炭實驗組的總沼氣產量為24454ml，其次是10%干物質活性炭實驗組。活性炭實驗組的沼氣總產氣量為22835毫升，而不含5%干物質的活性炭實驗組和添加1%干物質的活性炭實驗組的沼氣總產氣量為22835毫升。

活性炭實驗組生產的沼氣總量大致相同，分別為21742毫升和21760ml。

從表3中可以看出，在第44~第2天，無活性炭實驗組的累計產氣量增長最快，這一時期是實驗組產氣量的高峰時期。在干物質含量為1%的試驗組中，沼氣的累積產量在第44天增長最快。因此，在第44~64天，試驗組產氣高峰：添加5%干物質的試驗組在第12~44天的累計產氣量增長最快。

添加10%干物質的試驗組在第4~4天的累積干物質產量最快，因此，時間是試驗組的高峰時期。與四組產氣高峰期相比，添加活性炭的試驗組產氣高峰期比不添加活性炭組提前，且添加量越多，產氣高峰期越早。

如果累積氣體產量達到總氣體產生時間的80％，則可以獲得實驗的HRT。沒有活性炭實驗的HRT約為66d;干物質質量為1％的HRT約為58d;添加干物質質量5％活性炭實驗的HRT約為42d;用10％干物質質量的活性炭實驗的HFT約為35d。添加活性炭有利于縮短豬糞干法發酵的HRT，隨著活性炭用量的增加，豬糞干法發酵的HRT也會越來越短。

2.4產氣效率比較

試驗組用8g活性炭（占發酵干物質的10%），試驗組用4g活性炭（占發酵干物質的5%），試驗組用0.8g活性炭（占發酵干物質的1%），試驗組不含活性炭分別為411。

440 ml·g-,392 ml·g-1和391 ml·g 1.通過對表4的參數比較，表明5%干重的活性炭實驗組和10%干質的活性炭實驗組的參數均優于非活性炭實驗組。然而，添加1%干料質量的活性炭組參數與非添加活性炭組的參數并無差異。以5%干性物質質量的活性炭實驗組為指標，發酵氣體生產效率最高。因此，當活性碳添加到一定數量時，有利于提高豬糞黑膜沼氣池厭氧干燥發酵的效果，而不是添加活性碳時盡可能好。

3結論

主要研究結果如下：(1)當活性炭用量達到一定量時，有利于提高豬糞黑膜沼氣池厭氧干發酵的效果。當活性炭用量過小時，效果不明顯，但并不是活性炭投加量越多，效果越好。

當加碳量為發酵系統干物質的5%時，產氣效果最好。

（2）干物質質量分別為發酵體系0％，1％，5％和10％的活性炭實驗組的HRT分別為66d，58d，42d和35d。活性炭實驗組的HRT高于未添加的活性炭實驗組。低添加活性炭可提前提高黑膜沼氣池豬糞干法發酵產氣量，從而縮短豬糞干發酵的HRT;加入活性炭越多，峰值氣體產生時間越早，HRT越短。

摘自《中國沼氣》2018第1期 鄭盼 尹芳 張無敵 趙興玲 吳凱 王昌梅 柳靜 楊紅

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