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人粪与不同原料配比对厌氧发酵产气影响

秦佳佳  
【摘要】: 人类的生存与发展始终伴随着大量的有机废弃物的产生,随着人们生活水平的提高和农业生产的发展,有机废弃物—人粪、农作物秸秆、牲畜粪便排放量的日益增加,对环境的污染也日益严重。因此,大力发展沼气技术,既为人们提供了生物质能源,又利用了人粪、农作物秸秆、牲畜粪便等有机废弃物,同时还为农户提供了有机肥料,具有显著的能源、经济、生态和环保效益。通过研究人粪与不同类原料按不同配比混合的厌氧发酵的产气特性,为解决农村能源短缺、提高人畜粪便和作物秸秆的资源化利用率和实现沼气发酵的可控化提供理论依据和技术支撑。本试验采用自行设计的可控性恒温发酵装置,在总固体TS (Total Soild)为8%的条件下,将人粪分别与牛粪、鸡粪、玉米秆、麦秆、稻秆,按照干物质质量的比为1:1、2:1和3:1混合发酵,每组配比重复2次,实验是在15℃,20℃,25℃,30℃四个恒温下进行。通过研究分析,得出以下主要结论: (1)无论单一人粪,还是人粪与不同原料混合均能产气,且启动速度都较快,均能在较短时间出现产气高峰,并且日产气变化曲线基本类似,在产气高峰过后,产气速率迅速下降,随后通常会再出现若干个小高峰,直至产气结束。在15~30℃下,单一人粪总累积产气量由大到小依次为:25℃30℃20℃15℃,其中25℃的产气最好,其累积产气量20645 mL。 (2)人粪与牛粪混合发酵时,在15~30℃,产气最好的是在20℃的人粪与牛粪1:1,其累积产气量最高,高达为35820 mL。在15-30℃,人粪与牛粪三种配比平均累积产气量的大小依次为20℃25℃30℃15℃。其中在15℃、25℃、30℃三个温度下,人粪和牛粪3:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长的。而在20℃时,人粪与牛粪1:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长的。 (3)人粪与鸡粪混合发酵时,在15~30℃,产气最好的是20℃的人粪与鸡粪1:1,其累积产气量最高,为38950 mL。在15~30℃,人粪与鸡粪三种配比平均累积产气量的大小依次为20℃25℃30。C15℃。在15℃、30℃时,人粪和鸡粪3:1产气最好,产气高峰持续时间是最长的。而在20℃、25℃时,人粪和鸡粪1:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长。 (4)人粪与玉米秆混合发酵时,在15~30℃,产气最好的是20℃的人粪与玉米秆3:1,其累积产气量最高,为46952 mL。在15~30℃,人粪与玉米秆三种配比平均累积产气量的大小依次为20℃15℃30℃25℃。在20℃、25℃、30℃三个温度下,人粪和玉米秆3:1产气最好,产气高峰持续时间是最长的。而在15℃时,人粪和玉米秆1:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长。 (5)人粪与稻秆混合发酵时,在15~30℃,产气最好的是20℃的人粪与稻秆1:1,其累积产气量最高,为32700 mL。在15~30℃,人粪与稻秆三种配比平均累积产气量的大小依次为20℃25℃15℃30℃。在25℃、30℃时人粪和稻秆3:1产气最好,产气高峰持续时间是最长的。而在15℃、20℃时,人粪和稻秆1:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长 (6)人粪与麦秆混合发酵时,在15~30℃,人粪与麦秆混合发酵时,产气最好的是20℃的人粪与麦秆1:1,其累积产气量最高,为35657 mL。在15~30℃,人粪与稻秆三种配比平均累积产气量的大小依次为20℃30℃25℃15℃。在25℃、30℃时,人粪和麦秆3:1产气最好,产气高峰持续时间是最长的。而15℃、20℃时,人粪和麦秆1:1产气最好,产气高峰持续时间也是最长。 (7)在15℃~30℃四个温度下,人粪与五种不同的原料按不同配比混合发酵时,产气最好的是在20℃时人粪与玉米秆的混合,其中人粪与玉米秆3:1产气最好,产气量高达(46952mL)。而在15℃时,产气最好的是人粪与稻秆的混合。在25℃时,产气最好的是人粪与牛粪的混合。在30℃时,产气情况最好的是人粪与麦秆的混合。同时在四个温度下,各组混合物料的产气量均高于单一纯人粪作为物料发酵的产气量。


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