基于牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響分析

張馨月 丁偉

摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量逐漸提升，對(duì)沼氣的需求量有所增加，為了滿足人們的沼氣需求，開始探索最佳的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方式，使用多種廢棄物混合法，實(shí)現(xiàn)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的目的。但是，不同廢棄物的混合比例會(huì)對(duì)沼氣的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生影響，針對(duì)于此，下文分析牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：牛糞與花椰菜；廢棄物混合比例；厭氧發(fā)酵；沼氣

牛糞與花椰菜廢棄物混合之后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，有利于生產(chǎn)出沼氣資源，為人們的生活提供能源支持。然而，不同廢棄物的混合比例會(huì)對(duì)沼氣厭氧發(fā)酵效果產(chǎn)生不同程度的影響，所以，在發(fā)酵處理的過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)控制，以此促進(jìn)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工作的合理實(shí)施。

一、材料與方法

（一）材料

選取農(nóng)田中的花椰菜材料，利用粉碎機(jī)將其粉碎成為3cm到5cm規(guī)格的小段。選取奶牛場(chǎng)的牛糞，在實(shí)驗(yàn)之前堆漚十天左右。選取村莊中正在使用的沼氣池，在實(shí)驗(yàn)之前將其溫度控制在36攝氏度，利用2HZ的搖床進(jìn)行接種物的搖晃處理，時(shí)間為24小時(shí)，預(yù)防內(nèi)生甲烷氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。實(shí)驗(yàn)中所使用的材料理化性質(zhì)詳見表1。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)工作中，開展五個(gè)處理工作，分為A/B/C/D/E。其中，A的花椰菜廢棄物225克，牛糞75克，接種物210克。B中花椰菜廢棄物210克，牛糞101克，接種物210克。C中花椰菜廢棄物151克，牛糞151克，接種物210克。D中花椰菜廢棄物301克，牛糞0克，接種物210克。E中花椰菜廢棄物0克，牛糞301克，接種物210克。

實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行厭氧發(fā)酵裝置的設(shè)計(jì)，主要采用水浴恒溫振蕩器設(shè)備、發(fā)酵瓶設(shè)備、集氣瓶設(shè)備、級(jí)水平設(shè)備、軟管設(shè)備等進(jìn)行處理。在自主制作的厭氧發(fā)酵裝置中開展實(shí)驗(yàn)工作，將原材料設(shè)置在瓶體之內(nèi)，接種之后將固體的含量設(shè)定為10.1%，PH數(shù)值調(diào)節(jié)在7.7左右，然后封裝處理。在開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，向反應(yīng)器之內(nèi)，充入適量的氮?dú)猓耆?qū)趕其中的氧氣，然后設(shè)置橡膠塞，使用封口膜進(jìn)行密封處理，將其設(shè)置在溫度為35攝氏度左右的區(qū)域之內(nèi)，開展厭氧發(fā)酵活動(dòng)。每組取三次數(shù)值，然后取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在分析工作中，總固體濃度利用烘干法進(jìn)行研究，將其設(shè)置在106攝氏度的環(huán)境中，烘干4小時(shí)到6小時(shí)。揮發(fā)性的固定也是利用烘干方法，將其設(shè)置在600攝氏度的環(huán)境下烘干1小時(shí)左右。含水率測(cè)定中，將其設(shè)置在106攝氏度環(huán)境中烘干3小時(shí)到4小時(shí)。揮發(fā)性有機(jī)酸以及甲烷的測(cè)定都需要進(jìn)行符合氣體分析儀的使用。

二、結(jié)果

（一）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣量的影響

在實(shí)驗(yàn)之后可以發(fā)現(xiàn)前三個(gè)處理方式的產(chǎn)氣量變化情況較為接近，在發(fā)酵一周的時(shí)候，出現(xiàn)了氣體產(chǎn)生高峰，B處理方式比A處理方式、C處理方式的產(chǎn)氣量分別高出155毫升與5毫升。在第二十天的時(shí)候，發(fā)生了第二個(gè)產(chǎn)氣的高峰數(shù)值，B處理方式比A處理、C處理的產(chǎn)氣量分別高75毫升與11毫升。在整個(gè)處理工作中可以發(fā)現(xiàn)，D處理方式的日產(chǎn)氣量很少，主要因?yàn)榛ㄒ说膹U棄物中，糖分元素的含量很高，不容易進(jìn)行厭氧發(fā)酵的酸化產(chǎn)氣量很低。而E處理的產(chǎn)氣量區(qū)域穩(wěn)定[1]。

（二）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣甲烷含量的影響

在實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)，除了D處理之外，其他的處理法在半個(gè)月的時(shí)候，甲烷氣體就開始增加，在半個(gè)月之后呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。由此得知花椰菜與牛糞之間相互混合的不同比例對(duì)甲烷氣體的體積分?jǐn)?shù)產(chǎn)生影響，在整體發(fā)酵周期之內(nèi)，D處理的甲烷體積分?jǐn)?shù)為3.7%，E處理為61.0%，A處理為44.3%，B處理為55.2%，C處理為59.1%。由此可以發(fā)現(xiàn)，花椰菜廢棄物厭氧發(fā)酵期間，在其中添加牛糞，能夠促進(jìn)甲烷氣體的生成，但是，并非添加很多數(shù)量就可以提升甲烷體積分?jǐn)?shù)，主要因?yàn)樵诙咧g比例達(dá)到某些程度的時(shí)候，生物數(shù)量最佳，分解轉(zhuǎn)化作用很高，無(wú)需增加牛糞的比例。所以，在本次研究之后，全面分析花椰菜廢棄物的利用特點(diǎn)，可以將其與牛糞的混合比例設(shè)定為2比1，此時(shí)的甲烷體積分?jǐn)?shù)最高[2]。

（三）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣PH值的影響

在實(shí)驗(yàn)分析之后，發(fā)現(xiàn)五個(gè)處理的PH數(shù)值變化較為相似，在前十天的時(shí)候呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，然后升高，穩(wěn)定在7.1左右。B處理與C處理、E處理的PH數(shù)值回升速度加快，在半個(gè)月的時(shí)候最高。所以，在對(duì)花椰菜廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵期間，合理的添加牛糞材料，有利于加快PH數(shù)值的增加速度，營(yíng)造良好的甲烷生長(zhǎng)環(huán)境。而D處理在發(fā)酵期間，PG值始終在6.1左右，未能升高，可見，花椰菜廢棄物的厭氧發(fā)酵，需要牛糞材料提供支持[3]。

（四）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣VFA的影響

在實(shí)驗(yàn)之后進(jìn)行分析可以得知，花椰菜廢棄物與牛糞之間相互混合，VFA的變化呈現(xiàn)出差異，五個(gè)處理都是先增加然后降低，A/B/C與E處理中的VFA在第十天的時(shí)候數(shù)據(jù)最大，分別為1799.1毫克/升/1703.1毫克/升/1102.1毫克/升/910.3毫克/升。D處理的含量在半個(gè)月的時(shí)候數(shù)據(jù)最大，為1923.2毫克/升這也說(shuō)明了，在厭氧發(fā)酵方面，花椰菜為酸化時(shí)期，可以增加甲烷氣體的含量，考慮到厭氧發(fā)酵條件，可以將花椰菜與牛糞兩種材料的比例設(shè)定為2比1。以此提升氣體的產(chǎn)生量，達(dá)到良好的處理目的[4]。

三、結(jié)論

對(duì)于花椰菜廢棄物而言，在與牛糞材料相互混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵的過程中，除了能夠產(chǎn)生沼氣之外，還可以針對(duì)農(nóng)業(yè)的廢棄物進(jìn)行合理處理，形成厭氧消化的流程，預(yù)防環(huán)境污染問題。上文實(shí)驗(yàn)之后建議將二者的比例設(shè)定成為2比1，能夠達(dá)到良好沼氣生產(chǎn)效果。所以，在厭氧發(fā)酵方面應(yīng)進(jìn)行合理的分析，全面了解二者之間的關(guān)系與實(shí)際情況，合理的參與到厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)中[5]。

對(duì)于花椰菜以及牛糞材料而言，混合的比例對(duì)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣會(huì)產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致PH值以及甲烷氣體的體積分?jǐn)?shù)等增加或是減少。上述研究中還設(shè)定了無(wú)牛糞的處理組，也就是D組，所產(chǎn)生的氣體含量很少，可見如若單純進(jìn)行花椰菜廢棄物的厭氧發(fā)酵，很難提升沼氣生產(chǎn)效果，所以，應(yīng)謹(jǐn)慎的處理[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[2]尹燕，王興田，楊道蘭，等.牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2017，185（1）：116-119+123.

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