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不同牲畜粪便与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的研究

作　者: 李文静
导　师: 杨改河
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 生态学
关键词: 牲畜粪便水稻秸秆厌氧发酵温度配比
分类号: S216.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

厌氧发酵技术在农作物秸秆和牲畜粪便的资源化利用中已经得到广泛的应用。温度是影响厌氧发酵的重要因素之一,而在牲畜粪便与农作物秸秆的混合发酵中,各原料的干物质比例也是影响厌氧发酵的因素。如何提高农村户用沼气产气量,提高沼气转化率及缩短发酵周期,综合考虑这两个因素对发酵效果的影响是本试验主要目的,也为实现混合厌氧发酵提供理论依据和技术支撑。本试验在室内进行批量式发酵,模拟户用沼气发酵过程。采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以牛粪、鸡粪、猪粪分别和水稻秸秆(0.5:1,1:1,2:1,3:1)为发酵原料,在总固体TS质量分数为8%的情况下,研究各配比畜粪与水稻秸秆在20,25,30,35,40℃下的厌氧发酵特性。并用SAS软件对温度、畜粪与水稻秸秆配比与累积产气量的影响进行多元回归分析,得到试验的数学模型并分析得到最优化的温度、配比和累积产气量。结果表明:(1)在20~40℃范围内,三种牲畜粪便与水稻秸秆均能够在较短时间内启动厌氧发酵并正常产气。随温度升高,各组产气速率基本经历先增大后减小的过程,产气峰值出现的时间不同,无明显规律,产气高峰过后,产气速率迅速下降,随后会出现几个小高峰直至产气结束;各原料组除了20℃下发酵周期较短外,其余温度条件下,发酵周期随温度的升高变化不大。(2)三种混合原料发酵中,牛粪与水稻秸秆在40℃,干物质比例为2:1时累积产气量最大,达到12243 mL,鸡粪与水稻秸秆在35℃,干物质比例为2:1时累积产气量最大,达到9404 mL,牛粪与水稻秸秆在40℃,干物质比例为0.5:1时累积产气量达到最大7985 mL。(3)温度、配比的交互作用对累积产气量有显著性影响。三种原料各配比的累积产气量随着温度的升高而增大,到一定温度减小的趋势。随水稻秸秆占干物质比例的增加,累积产气量呈先增大后减小的趋势。(4)用SAS软件对温度和配比对累积产气量的影响进行多元回归分析得出:牛稻混合原料组最优发酵温度为39.8℃,干物质比例为3.17:1时,预计获得最大累积产气量11469mL;鸡稻混合原料组发酵温度为34.6℃,干物质比例为1.93:1时,预计获得最大累积产气量9513mL;猪稻混合原料组发酵温度为39.8℃,干物质比例为3.37:1时,预计获得最大累积产气量6957mL。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章前言  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 厌氧发酵技术概述  11-12
    1.2.1 厌氧发酵的反应原理  11-12
    1.2.2 厌氧发酵的主要影响因素  12
  1.3 国内外厌氧发酵技术的研究和应用现状  12-14
    1.3.1 国外厌氧发酵研究进展  12-13
    1.3.2 国内厌氧发酵研究进展  13-14
  1.4 研究的目的及意义  14-15
  1.5 研究的内容及创新点  15-16
    1.5.1 研究内容  15
    1.5.2 研究的创新点  15-16
第二章试验设计和研究方法  16-18
  2.1 试验材料  16
    2.1.1 发酵原料  16
    2.1.2 原料预处理  16
  2.2 试验装置  16-17
  2.3 试验设计  17-18
第三章试验结果与分析  18-45
  3.1 牛粪与水稻秸秆混合原料的厌氧发酵特性  18-25
    3.1.1 温度对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵的影响  18-21
    3.1.2 不同配比牛粪与水稻秸秆对混合厌氧发酵的影响  21-24
    3.1.3 温度、原料配比与累积产气量的关系  24-25
  3.2 鸡粪与水稻秸秆混合原料的厌氧发酵特性  25-32
    3.2.1 温度对鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵的影响  25-28
    3.2.2 不同配比鸡粪与水稻秸秆对混合厌氧发酵的影响  28-32
    3.2.3 温度、原料配比与累积产气量的关系  32
  3.3 猪粪与水稻秸秆混合原料的厌氧发酵特性  32-40
    3.3.1 温度对猪粪与水稻秸秆混合厌氧发酵的影响  32-35
    3.3.2 不同配比猪粪与水稻秸秆对混合厌氧发酵的影响  35-38
    3.3.3 温度、原料配比与累积产气量的关系  38-40
  3.4 不同原料的pH 值比较  40-41
  3.5 不同原料累积产气量及模型的建立  41-45
    3.5.1 不同原料组的累积产气量  41-42
    3.5.2 试验模型的建立  42-45
第四章结论与讨论  45-47
  4.1 结论  45-46
  4.2 讨论  46-47
参考文献  47-50
致谢  50-51
作者简介  51

不同牲畜粪便与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的研究

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