早熟禾厌氧发酵产气研究_王阳

第31卷增刊2011年9月云南师范大学学报JournalofYunnanNormalUniversityVol.31SupplementSePt.2011早熟禾厌氧发酵产气研究’王阳`,林聪`,韩艳霄1,程东林2(1.中国农业大学水利与土木工程学院,北京100083;2.河南省汤阴县农业局,河南汤阴456100)摘要:草坪绿化是城市绿化组成中的重要部分,但每年产生的废弃的草坪草造成了环境污染和资源浪费两大问题,本文通过模拟实际沼气工程运行对早熟禾进行了厌氧发酵研究。结果表明,早熟禾具有很好的产沼气潜力,其TS产气率可达到。.392L(/g·T)S,且沼气中平均甲烷含量可达到58.82%;但早熟禾的体积膨胀性明显,在每日投料量为509的条件下,平均膨胀体积达到19.91%,故需对其进行搅拌方式处理。关键词:早熟禾;厌氧发酵;沼气中图分类号:5216.4文献标识码:A文章编号:1007一9793《2011)增刊一0062一03随着我国经济的飞速发展和城市化进程的不断加快,我国城市绿化面积大幅度的增加,其中,草坪绿化是城市绿化组成中的重要部分。然而就在草坪绿化盛行的同时,其对城市环境的负面影响也突显出来。每年产生的废弃草坪草大部分都被焚烧或当作垃圾进行填埋,造成了环境污染和资源浪费两大问题,所以巫需一种行之有效的方法处理草坪草废料。早熟禾是一种极具应用价值的草坪草,广泛分布于温带或寒冷地区。据调查,我国的早熟禾约有10种,仅祁连山东段至兰州一线就有9种和1个变种的草地早熟禾分布lj[。草地早熟禾为冷季型草坪草,是禾本科早熟禾属多年生植物,根茎繁殖力强,再生性好,耐践踏,同时具有很强的耐寒能力「’〕,是我国草坪绿化常用的草坪植物之一,主要用于观赏草坪及运动场草坪的建植,对于城市绿化、美化及社会服务起着重要作用圈。除了作为草坪草每年会造成环境和资源的危害外,野生早熟禾对麦田川、水稻田圈也造成了不利的影响,会降低作物的产量及质量。如将早熟禾通过合理有效的技术手段使其转化为清洁能源,这势必会为我国生物质能发展起到一定的促进作用。本文通过厌氧生物转化技术对早熟禾进行了初步的试验研究,为扩展沼气发酵原料,优化沼气发酵工艺,提高产气性能提供了一定的科学依据。材料与方法1.1试验材料1.1.1发酵原料本试验的草坪草类型选择的是早熟禾,取自中国农业大学绿化草坪剪切后的剩余废料。试验启动前,使草料处于自然风干状态,经测试其含水率为6.92%,用粉碎机将其粉碎揉搓至粒度小于3em.收稿日期:2011一08一18基金项目:国家科技支撑计划一西部经济欠发达地区混合原料沼气工程示范(Zoo8BAlx二4助3),高浓度物料规模化沼气工程高效发酵工艺开发与工程示范(Zoo8BADC」B巧),节水型区域工农业复合循环经济系统集成关键技术体系研究及示范(ZoogBAC64砌8).作者简介:王阳(1985一),女,辽宁阜新人,在读博士,研究方向:农业生物环境与能源工程.E一nzial:awng梦ang0924@。au.edu.en通讯作者:林聪(1956一),女,教授,博士生导师,研究方向:农业生物环境与能源工程.Dmial:licnong@。au.edu.en王阳,等:早熟禾厌氧发酵产气研究接种物ǎ一à创犷礼二接种物污泥和沼液均取自发酵运行良好的自制厌氧发酵装置中,除去其中的固体杂物后在试验室驯化并富集菌种。1.1.3试验装置试验采用自制模拟实际沼气工程的厌氧发酵装置(如图1所示),总容积为30L;为了维持恒定的发酵温度,设计了保温水套以确保发酵温度的稳定;每日产生的沼气通过流量计进行计量,并储存在沼气袋中进行后续的甲烷含量测定。酵过程中共投人早熟禾11009,总累计产气量达到431.35L,平均日产气量达到19.61L/.d9]01112131415161718192021221.进料口;2.电机;3.搅拌器;4.出气口5.出料管;6.加热水浴圈1试验装t示意图cShematiediagramofexperimentalequiPment试验方法大数(d)图2日产气t变化圈Fig2TrendehartofdailybiogasProduetionsTS(总固体浓度)产气率是单位原料干物质产气量,它可以反映出原料的产气潜力,经过计算,早熟禾的TS产气率为0.392L/(g·T)S,与传统原料相比数值较高,说明以早熟禾作为厌氧发酵原料有很好的产沼气潜力。2.2体积膨胀的变化由于早熟禾比重较轻,在整个发酵过程中产生的漂浮会导致整体发酵体积的膨胀,其体积膨胀变化情况如图3所示,在进料后的第二天发酵体积便迅速膨胀,这对于消化器上部的贮气空间造成很大的影响,同时也破坏了早熟禾与料液中微生物的均匀接触,因此,发酵罐设置了机械搅拌装置,从而减少了早熟禾因体积膨胀所造成的不良影响。在