農村戶用沼氣發(fā)酵工藝的優(yōu)選及其殘余物評價

【摘要】： 農村沼氣建設對建設社會主義新農村、改善農村生產、優(yōu)化農村能源結構、保護農業(yè)生態(tài)環(huán)境,提高農民生活質量具有重要意義。在建設沼氣的過程中,必須從發(fā)酵原料、工藝條件和發(fā)酵殘余物的營養(yǎng)與安全性等多方面進行評價,優(yōu)化發(fā)酵工藝條件是實現沼氣高效生產沼氣的關鍵。本研究根據農村水壓式沼氣池的工作原理,模擬研究了不同糞草比、接種物的接種量、堆漚處理方3個因子對產氣效果的影響,并根據因子測定結果,正交設計堆漚處理方式、不同糞草比、不同原料配比和接種物的接種量4個因素的試驗進行工藝條件優(yōu)選,主要結果如下: (1)采用原料總固體濃度為8%,料液pH值為6.8~7.4之間,發(fā)酵周期為30d,不同的糞草比的試驗結果表明,在碳氮比不定的情況下,純豬糞的效果最好,其在總產氣量、日均產氣量、池容產氣率、料容產氣率和原料產氣率分別達到了95644.5 mL、3188.2 mL、0.4875 m3/m3·d、0.6108m3/m3·d和0.2290m3/ kg·TS。在碳氮比一定的情況下設置3個不同糞草比處理,研究其對產氣效果的影響。在碳氮比一定(25:1)的情況下,糞草比為2:1的處理效果最好,其在總產氣量、日均產氣量、池容產氣率、料容產氣率和原料產氣率分別達到了63311.8mL、2110.4 mL、0.3227 m3/m3·d、0.4043m3/m3·d和0.1518m3/ kg·TS。 (2)不同的堆漚方式試驗結果表明,池外堆漚,池內堆漚和不堆漚三種處理方式中池內堆漚處理方式的效果最佳,其沼氣的總產氣量、日均產氣量、池容產氣率、料容產氣率和原料產氣率分別達到了59195.2mL、1891.2mL、0.2892m3/m3·d、0.3617m3/m3·d和0.1644 m3/ kg·TS。 (3)接種量分別為10%、20%和30%的沼氣池污泥試驗表明,在常溫發(fā)酵試驗條件下,發(fā)酵原料接種30%的沼氣池污泥效果最好,其沼氣的總產氣量、日均產氣量、池容產氣率、料容產氣率和原料產氣率分別達到了40567.3 mL、1352.2 mL、0.2068 m3/m3·d、0.2591 m3/m3·d、0.1127 m3/ kg·TS。 (4)采用原料總固體濃度為8%,料液pH值為6.8~7.4之間,發(fā)酵周期為30d,通過正交試驗考察了堆漚處理、接種物的接種量、糞草比及原料配比4個因子對產氣量等參數影響,結果表明,4個因子對沼氣產量的影響大小依次為:原料配比糞草比接種物的接種量堆漚方式。理論上以不堆漚、接種量為10%、糞草比3:1、鮮豬糞+青草最好,而實際的最優(yōu)組合是:池內堆漚、接種量為30%、糞草比3:1、鮮豬糞+青草。其沼氣的總產氣量、日均產氣量、池容產氣率、料容產氣率和原料產氣率分別達到了98419.8mL、3280.7 mL、0.5016 m3/m3·d、0.5902 m3/m3·d、0.2213 m3/ kg·TS。 (5)對沼氣發(fā)酵殘液和殘渣進行營養(yǎng)、安全性評價表明,沼液和沼渣除了含有豐富的有機質外,還含有氮、磷、鉀,尤其是有效氮、有效磷、有效鉀的含量比較高,對促進作物生長,提高農產品質量起著重要作用。然而沼氣發(fā)酵殘液中的重金屬含量也比較高,各處理沼液的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Pb、Cr平均污染指數依次為0.90、0.63、1.19、0.66、0.82、0.04、0.57,以As污染最為嚴重。各處理沼渣的Cu、Zn、As、Hg、Cd、Pb、Cr平均污染指數依次為0.24、0.18、0.04、0.01、0.11、0.01、0.01,污染指數均小于1。沼氣殘液作為肥料使用時需要對其重金屬的生物有效性進一步加以評價。 【關鍵詞】：沼氣發(fā)酵 工藝參數 安全性
【學位授予單位】：福建農林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 1 前言11-25
• 1.1 中國農村沼氣建設發(fā)展與現狀11-14
• 1.1.1 中國農村沼氣的發(fā)展歷史與現狀11-12
• 1.1.2 中國農村沼氣建設的發(fā)展?jié)摿?/span>12-14
• 1.1.3 中國農村沼氣建設的主要模式與技術14
• 1.2 發(fā)展沼氣建設是我國新農村建設重要舉措14-20
• 1.2.1 發(fā)展沼氣是緩解農村能源短缺問題的重要途徑15
• 1.2.2 發(fā)展沼氣是大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的必然選擇15
• 1.2.3 沼渣、沼液的綜合利用為種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供條件15-16
• 1.2.4 發(fā)展沼氣能夠有效保護農村生態(tài)環(huán)境16
• 1.2.5 發(fā)展沼氣能夠有效保證農產品質量安全16-17
• 1.2.6 發(fā)展沼氣體現顯著的綜合效益17-20
• 1.3 沼氣建設是解決“三農”問題的富民工程20-21
• 1.4 中國農村沼氣建設中存在的問題21-24
• 1.4.1 沼氣工程規(guī)模偏小，效益不突出21
• 1.4.2 管理技術普及程度不高21-23
• 1.4.3 環(huán)境風險仍然存在23-24
• 1.5 本研究的內容與意義24-25
• 2 材料與方法25-32
• 2.1 試驗材料25-27
• 2.1.1 發(fā)酵基本原料25
• 2.1.2 試驗裝置25-26
• 2.1.3 試驗儀器與藥品26-27
• 2.2 試驗設計27-29
• 2.2.1 糞草比優(yōu)選試驗27
• 2.2.2 堆漚處理試驗27-28
• 2.2.3 接種物濃度對沼氣發(fā)酵的影響28
• 2.2.4 發(fā)酵工藝優(yōu)選試驗28-29
• 2.3 試驗方法29-32
• 2.3.1 原料的采集與分析取樣29
• 2.3.2 測定方法29-31
• 2.3.3 評價方法31
• 2.3.4 統(tǒng)計分析31-32
• 3 結果分析32-53
• 3.1 糞草比對沼氣發(fā)酵的影響32-37
• 3.1.1 對沼氣發(fā)酵溫度的影響32
• 3.1.2 對產氣量的影響32-37
• 3.1.2.1 不定碳氮比條件下糞草比對產氣量的影響32-34
• 3.1.2.2 固定碳氮比條件下糞草比對產氣量的影響34-37
• 3.1.3 原料有機質利用率37
• 3.2 不同堆漚方式對沼氣發(fā)酵的影響37-41
• 3.2.1 不同堆漚方式處理的發(fā)酵溫度動態(tài)37-38
• 3.2.2 不同堆漚方式處理的沼氣產氣量38-40
• 3.2.3 原料有機質利用率40-41
• 3.3 污泥接種量對沼氣發(fā)酵的影響41-44
• 3.3.1 發(fā)酵溫度41
• 3.3.2 產氣量41-43
• 3.3.3 原料有機質利用率43-44
• 3.4 沼氣發(fā)酵工藝條件的優(yōu)選44-47
• 3.4.1 發(fā)酵溫度44
• 3.4.2 產氣量44-46
• 3.4.3 沼氣發(fā)酵的影響因子分析46
• 3.4.4 沼氣發(fā)酵最優(yōu)條件的確定46-47
• 3.5 沼氣發(fā)酵殘余物的營養(yǎng)性能評價47-50
• 3.5.1 沼氣發(fā)酵殘液47-48
• 3.5.2 沼氣發(fā)酵殘渣48-50
• 3.6 沼氣發(fā)酵殘余物的安全性能評價50-53
• 3.6.1 沼氣發(fā)酵殘液50-51
• 3.6.2 沼氣發(fā)酵殘渣51-53
• 4 結論與討論53-58
• 4.1 沼氣發(fā)酵溫度53
• 4.2 糞草比對沼氣發(fā)酵產氣量和有機質的利用率的影響53-54
• 4.3 發(fā)酵原料C/N 對沼氣發(fā)酵的影響54-55
• 4.4 發(fā)酵原料濃度對沼氣發(fā)酵的影響55
• 4.5 發(fā)酵原料預處理對沼氣發(fā)酵的影響55-56
• 4.6 接種量對沼氣發(fā)酵的影響56-57
• 4.7 戶用沼氣發(fā)酵最優(yōu)條件57
• 4.8 沼氣發(fā)酵殘液和沼氣發(fā)酵殘渣的營養(yǎng)和安全性57-58
• 5 結論與建議58-60
• 5.1 主要結論58-59
• 5.2 存在不足與建議59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64

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