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秸秆与粪便不同配比发酵产沼气试验研究

2012-03-09 09:54 恒峰娱乐g22com登录 刘德江 邱桃玉 等

摘要:本试验以秸秆与粪便的不同原料配比,设置十个处理进行沼气发酵试验。通过对比启动时间、总产气量、TS产气率及甲烷含量等参数,以探讨最佳的原料配比。结果表明:秸秆比例过大或过小生产沼气的效率均不高,只有50%秸秆与50%粪便配合时,其总气量,TS产气率及甲烷含量才达到最高。秸秆原料可完全替代粪便生产沼气,但必须进行前处理,且发酵启动慢,比纯粪便原料慢了3~10天,产气高峰期也推迟了15天左右,但产气持续时间较长,可达6个月左右。
关键词:秸秆;粪便;产气量;甲烷含量
中图分类号:S216.4文献标识码:B文章编号:1000-1166(2011)04-0013-04
近年来,农村户用沼气池粪便原料的不足或缺乏已成为制约沼气产业化发展的瓶颈,大中型沼气工程也由于养殖规模减少、粪便原料不足等原因,导致不能正常运行甚至关停。因此,必须采用秸秆类原料以弥补粪便的不足,从而确保沼气池的正常产气以及大中型沼气工程的正常运行。新疆的玉米、小麦秸秆十分丰富,目前主要用来做牛、羊的饲料,还有一部分直接在农田焚烧,这不仅浪费了资源,还造成了大气污染,所以,将秸秆用于沼气池的发酵原料具有十分重要的意义。本研究旨在探索秸秆与粪便混合原料进行沼气发酵的有关规律,通过研究对比启动时间、产气量、甲烷含量等发酵参数,找出最佳的原料配比,科学地指导农户进行秸秆沼气的生产与利用。
1试验材料与方法
1.1试验材料
本试验采用小麦秸秆(风干,含水率10%)和玉米秸秆(风干,含水率12%)为主要发酵原料,新鲜奶牛粪(含水率为83%),新鲜羊粪(含水率为80%)为配料,以老沼渣(TS为8%)为接种物;采用绿秸灵作秸秆前处理菌种;以碳酸氢铵(含N17%)调节发酵原料的C/N比。
1.2试验设计
新疆农牧民饲养的家畜多为牛、羊等食草动物,所用的秸秆以玉米和小麦秸秆为主,结合生产中的实际情况,本试验共设置10个处理,详见表1。
表1试验方案设计

每个处理重复3次,共设置30个沼气试验池(旋流布料池、池容为10m3),均按照8%的发酵浓度(TS%)计算出每一个处理应加入的干秸秆量和粪便体积,详见表2。
表2各试验处理的原料配比

1.3试验方法
纯粪便试验池直接将牛粪或羊粪投入沼气池;秸秆试验池需要提前预处理玉米和小麦干秸秆,其方法为:将其粉碎成小于6cm的碎料,加少量水浸湿后,按每500kg干秸秆加2kg绿秸灵和6kg碳铵的比例配料,充分拌匀后用塑料布覆盖堆沤3~5天,待产生白菌丝并变成黑褐色(此时温度达到60℃左右)后,再与新鲜的牛粪、羊粪按不同的比例混合,作为发酵原料投入沼气池。各试验池均加入一定数量的老沼渣作为接种物,并加适量的碳铵和温水,以加快沼气池的发酵产气。
2试验结果与分析
2.1不同处理试验池的沼气产量变化
本试验安排在昌吉市六工镇东五工村30家户用沼气池,于2010年7月10日开始投料,7月15日~7月25日期间各沼气池陆续产气,10月15日起粪便原料池发酵基本停止,产气量接近于零;而秸秆原料池在12月下旬仍在产气,持续发酵时间近6个月。为便于比较发酵参数,所有试验池产气记录时间均为90天。为方便作图分析,将10个处理分成两个试验组:A组为玉米秸秆+牛粪,即处理1~处理5;B组为小麦秸秆+羊粪,即处理6~处理10。每口沼气池均安装一支沼气流量表,自7月15日起每隔5天观察记录流量表的读数(产气量),利用差减法计算出每个处理沼气池5日的平均产气量,详见图1,图2和表3。

从图1,图2可明显看出:纯粪便原料池(处理1和处理6)的产气高峰均出现在30~35天之间,而秸秆以及与粪便混合原料池的产气高峰多数出现在45~50天之间,比前者推迟了15天,说明秸秆类原料发酵启动要比纯粪便的慢,但产气高峰以及持续产气时间要长一些。
表3不同试验处理90天的累计产气量及干物质产气率

来源:中国沼气

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