太阳能控温的厌氧发酵最大有机负荷处理能力研究

【摘要】：沼气工程厌氧发酵是高效利用生物质能源的技术,有机负荷(OLR)是影响厌氧发酵系统产气的重要因素之一,它表示发酵罐单位时间单位容积内所承受的挥发性有机物质量。为了能够更多更快的提高农牧废弃物的利用效率,通过自主研发的太阳能控温的干/湿厌氧发酵装置,研究厌氧发酵的最大有机负荷处理能力对高效处理废弃有机物具有重大意义。为确定不同温度条件下,干/湿厌氧发酵过程的最大有机负荷处理能力,试验在(26±1)℃、(37±1)℃和(52±1)℃、固体质量浓度分别为20%和8%时,研究了不同有机负荷对干/湿厌氧发酵过程的影响。其主要结论如下:(1)在12、1、2、3月发酵温度设定为(26±1)℃最合适,在4、5、6、7及10、11月份中温(37±1)℃最合适,在8、9月份可以进行高温(52±1)℃发酵。干/湿厌氧发酵过程的温度均可以保持恒定,基本维持在所设定的温度范围内。(2)湿发酵试验组的升温速率分别为2.6℃/d、1.6℃/d和1.9℃/d,干发酵试验组的升温速率分别为2.0℃/d、1.3℃/d和1.7℃/d。对比相同发酵温度下的干/湿厌氧发酵的控温过程可以看出,干/湿厌氧发酵最高温度和最低温度的温差分别为2.3℃和2.2℃、2.7℃和2.2℃、2.2℃和2.1℃。从试验结果得出,同组试验中湿发酵的升温速率均快于干发酵试验组。(3)通过试验验证得出,明随着TS去除率的增大,TS产甲烷量也随之增大,去除率与甲烷产量是正相关的,也证明了湿发酵实验装置可以进行干发酵试验。(4)干/湿厌氧发酵的产气量会随着有机负荷的增加而增加,但不会一直提升,过高的有机负荷会对厌氧发酵系统产生冲击,降低其产气效率和产甲烷效率。(5)对比试验发现,干发酵系统的抗有机负荷冲击能力更强。在发酵中、后期,随着有机负荷的增大,氨氮质量浓度也随之增加。(6)干/湿厌氧发酵试验过程的基质转化为甲烷(YS/M)的比例系数分别为3.21、3.32、2.15、3.13、2.32和3.13 kg VS/m~3,基质产甲烷率分别为0.31、0.30、0.46、0.31、0.43、0.32 m~3CH_4/kg VS。(7)通过牛粪的沼气化潜力分析,表明牛粪沼气化的减排量可达到89.4%。这说明提高有机负荷可以提高对有机废弃物的处理效率,对于节能减排具有重大意义。