典型畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷潛力試驗觀測與估算.pdf

1、畜禽糞便管理過程是農(nóng)業(yè)溫室氣體的重要排放源之一，而畜禽糞便無氧降解的比例又是畜禽糞便產(chǎn)生與管理過程中影響甲烷排放的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，厭氧發(fā)酵既能顯著減少CH4排放，又能提供清潔能源替代化石燃料，實現(xiàn)畜禽廢棄物的資源化利用，無疑是一種優(yōu)良的CH4減排方式。同時，考慮到由于我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的擴大及生產(chǎn)方式的改變而導(dǎo)致在編制溫室氣體清單時政府間氣候變化專門委員會(IPCC)給出的B0的缺省值已不再符合我國畜牧業(yè)的生產(chǎn)實際，本文在參考國內(nèi)外文

2、獻的基礎(chǔ)上，選取雞糞、牛糞、豬糞三種主要畜禽糞便，在（37±0.5）℃條件下進行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗。首先以豬糞為例，考察含固率和接種比對豬糞中溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響，并對不同試驗條件下的累積沼氣產(chǎn)量、單位底物累積沼氣產(chǎn)量、累積甲烷產(chǎn)量、單位底物累積甲烷產(chǎn)量、TS及VS去除率、發(fā)酵液特性等進行了測定并計算分析，獲取厭氧發(fā)酵適宜的含固率和接種比參數(shù)。之后，按照試驗所得最優(yōu)含固率和接種比參數(shù)進行BMP試驗，選取北京及河北不同養(yǎng)殖場排出的蛋

3、雞糞(CM)、奶牛糞(DM)和豬糞(SM)在（37±0.5）℃條件下進行中溫批式厭氧發(fā)酵試驗，通過量化BMP試驗測試結(jié)果并用動力學(xué)模型對三種畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過程進行擬合，獲取符合我國現(xiàn)階段生產(chǎn)實際的B0值;最后根據(jù)BMP試驗獲得的B0計算我國蛋雞糞、奶牛糞和豬糞三種主要畜禽糞便的年甲烷產(chǎn)生潛力，為畜禽糞便厭氧發(fā)酵參數(shù)選擇及我國畜牧業(yè)溫室氣體減排及相關(guān)政策制定提供參考。主要結(jié)論如下:
　　不同含固率和接種比下豬糞厭氧發(fā)酵試驗表

4、明:所有處理中在TS=6％，r1/S=3.0時獲得最大沼氣產(chǎn)率，為469.1 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。在接種比相同的條件下，隨著含固率的提高，日最大產(chǎn)沼氣速率先增加后減小，且出現(xiàn)時間略滯后。在TS=6％，r1/S=3.0時甲烷產(chǎn)率最大，為333.2 mL·g-1VS，且顯著高于其它各處理(P＜0.05)。含固率和接種比對產(chǎn)氣速率及累積甲烷產(chǎn)量均有顯著影響，且含固率對厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響大于接種比。動力學(xué)

5、模型參數(shù)表明，F(xiàn)irst-order模型較修正的Gompertz模型能更好地模擬豬糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷規(guī)律，且在一定程度上，接種比例越大，含固率越高，F(xiàn)irst-order模型對試驗數(shù)據(jù)的擬合精度越高。
　　畜禽糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷潛力試驗表明:試驗結(jié)束時，CM、DM、SM單位底物累積甲烷產(chǎn)量分別為326.01、172.28、375.29 mL·g-1VSadded。CM、DM、SM三種物料的BMP1％分別為316.85、162.11、

6、351.63 mL·g-1，三種畜禽糞便的BMP1％均占到試驗結(jié)束時測得BMP值的90％以上，所以認為BMP1％作為厭氧發(fā)酵中物料產(chǎn)甲烷潛力是有效的。用得到BMP1％所耗時長作為試驗結(jié)束時間除相對縮短試驗時間外，同時使得BMP測試結(jié)果有了量化標準，更能客觀比較相同物料在不同發(fā)酵時間下的試驗結(jié)果。BMP試驗測得的雞糞、牛糞和豬糞三種畜禽糞便的單位底物累積甲烷產(chǎn)量分別為0.33、0.17和0.38m3 kg-1VSadded，與對應(yīng)IPCC

7、給出的亞洲地區(qū)缺省值0.24、0.13和0.29 m3·kg-1VSadded不一致。綜合比較First-order模型和修正后的Gompertz模型兩種模型的參數(shù)，F(xiàn)irst-order模型相對擬合精度高，但兩者獲得的產(chǎn)甲烷動力學(xué)參數(shù)差異并不顯著，并且，F(xiàn)irst-order模型和修正后的Gompertz模型的R2均大于0.9，且BMP∞也均達到了試驗最終獲得累積甲烷產(chǎn)量的90％以上。綜合看來兩種模型的擬合精度均處于合理范圍內(nèi)，均能較