隨著社會(huì)物質(zhì)生活水平的不斷提高,人們對(duì)于奶制品的需求量也越來越大。因此奶牛養(yǎng)殖場生產(chǎn)規(guī)模和數(shù)量也逐漸增加,隨之帶來的奶牛糞便污染問題不容小覷。如今奶牛糞便的處理問題已成為奶牛養(yǎng)殖場能否達(dá)標(biāo)排放和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。厭氧發(fā)酵法因其具有動(dòng)力消耗低、污泥產(chǎn)量少、能消除臭氣、殺死致病菌和致病蟲卵以及產(chǎn)生生物能源(沼氣)等特點(diǎn)被奶牛養(yǎng)殖場廣泛采用。而厭氧發(fā)酵過程文受多個(gè)因素的影響,在影響厭氧發(fā)酵的因素中總固體濃度(TS)、碳氮比(C/N)和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)于厭氧發(fā)酵過程的影響較大且人為調(diào)控簡單、方便、更加經(jīng)濟(jì)可行；另一方面對(duì)于TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧發(fā)酵綜合分析方面的研究較少。因此本文采用序批式工況和半連續(xù)式工況相結(jié)合的方法,研究TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)的影響并尋求高效產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)低值排放的適宜發(fā)酵參數(shù)TS、C/N和HRT,為奶牛養(yǎng)殖場沼氣工程的參數(shù)選擇提供理論依據(jù)。 以奶牛糞便為發(fā)酵原料,采用序批式發(fā)酵方式,改變發(fā)酵料液TS和C/N,得到不同TS不同C/N下的產(chǎn)氣效果(沼氣產(chǎn)氣速率、累積產(chǎn)氣量、干物質(zhì)產(chǎn)氣率和平均甲烷含量)以及發(fā)酵過程中沼液性質(zhì)(pH、VFA、COD、TN、NH、-N、TP)的動(dòng)態(tài)變化曲線。結(jié)果表明,C/N為25條件下,厭氧發(fā)酵過程較穩(wěn)定且啟動(dòng)較快；TS為2%-10%時(shí),池容產(chǎn)氣率由0.16m3/m3d逐漸增加到0.54m3/m3.d。干物質(zhì)產(chǎn)氣率、平均甲烷含量均在C/N為25、TS為6%時(shí)最高,分別達(dá)到236.46mL/g VS和68.59%；此時(shí)沼液COD去除率、氨氮變化率、TP去除率分別達(dá)到48.47%、80%和55%以上。以產(chǎn)氣效果(干物質(zhì)產(chǎn)氣率、平均甲烷含量)、沼液性質(zhì)(COD、 TN、TP去除率)為響應(yīng)指標(biāo),采用因子序列生成法分析,進(jìn)一步確認(rèn)了序批式發(fā)酵產(chǎn)氣效果好且沼液性質(zhì)利于后續(xù)處理的適宜發(fā)酵參數(shù)是TS為6%和C/N為25。 同樣地,以奶牛糞便為發(fā)酵原料,采用半連續(xù)式發(fā)酵方式，固定篩選山的適宜發(fā)酵料液TS和C/N,得到不同HRT下的產(chǎn)氣效果(沼氣產(chǎn)氣速率、累積產(chǎn)氣量、干物質(zhì)產(chǎn)氣率和平均甲烷含量)以及發(fā)酵過程中沼液性質(zhì)(pH、VFA、COD、TN、NH4+-N、TP)的動(dòng)態(tài)變化曲線。結(jié)果表明,在整個(gè)試驗(yàn)周期中,前50d能正常產(chǎn)氣而后10d則出現(xiàn)酸抑制現(xiàn)象；最大池容產(chǎn)氣率為0.45m3/m3.d,出現(xiàn)在HRT為20d時(shí),這個(gè)結(jié)果也為因子序列生成法所確認(rèn)。 為能預(yù)測奶牛糞便厭氧發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣狀況便于人為操作和調(diào)控為實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和研究基礎(chǔ)。對(duì)適宜參數(shù)TS為6%和C/N為25條件下的序批式發(fā)酵產(chǎn)氣狀況和TS=6%、C/N=25、HRT=20d條件下的半連續(xù)式發(fā)酵產(chǎn)氣狀況進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,模擬了日產(chǎn)氣量、累積產(chǎn)氣址對(duì)發(fā)酵時(shí)間的動(dòng)力學(xué)方程,均能很好擬合奶牛糞便厭氧發(fā)酵日產(chǎn)氣量與累積產(chǎn)氣量的變化曲線。 綜上所述,TS、C/N和HRT對(duì)奶牛糞便厭氧產(chǎn)氣及其沼液性質(zhì)有顯著性影響,以產(chǎn)氣效果好以及沼液COD去除率、TN去除率、TP去除率高為目標(biāo)篩選的適宜發(fā)酵參數(shù)TS為6%、C/N為25、HRT為20d。 本試驗(yàn)由于時(shí)間關(guān)系只以奶牛糞便作為發(fā)酵原料,只考慮了TS、C/N和HRT分別對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)的單因素影響,在后續(xù)試驗(yàn)中可以進(jìn)一步研究多原料多因素對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣與沼液性質(zhì)的復(fù)合影響。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：X713;S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳云;餐廚垃圾厭氧消化影響因素及動(dòng)力學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2814443