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近幾十年來(lái)，隨著中國(guó)人民生活水平和飲食結(jié)構(gòu)的改善，人們對(duì)肉類的需求也在逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年全國(guó)生豬數(shù)量達(dá)到7.0825億頭，豬肉產(chǎn)量達(dá)到5487萬(wàn)噸。然而，由于受居民消費(fèi)習(xí)慣的影響，肉類消費(fèi)以豬肉消費(fèi)為主體，2000年和2014年豬肉消費(fèi)占肉類消費(fèi)的65%左右。豬糞日排放系數(shù)為2.20~4.25 kg·d~(-1)≤3。由于生豬養(yǎng)殖比重大，糞便排放總量大，產(chǎn)量達(dá)40億噸，在多種畜禽糞便中居首位。因此，合理利用和處理豬糞，有利于改善環(huán)境。

質(zhì)量，對(duì)促進(jìn)生豬乃至整個(gè)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。豬的黑膜沼氣池厭氧發(fā)酵不僅可以解決畜禽的污染問(wèn)題，而且還可以生產(chǎn)無(wú)公害產(chǎn)品，可以代替化肥將殘?jiān)祷靥镩g。因此，黑膜沼氣池厭氧工藝在畜禽處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，濕法發(fā)酵在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用，隨著社會(huì)的不斷完善和日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，濕法發(fā)酵的一些問(wèn)題逐漸被發(fā)現(xiàn)，如：濕法發(fā)酵后的二次污染問(wèn)題;沼氣泥漿返回油田的污染問(wèn)題：浪費(fèi)水和其他問(wèn)題。與黑膜沼氣池濕發(fā)酵相比，干發(fā)酵反應(yīng)該系統(tǒng)的總固體（t）含量達(dá)到20%-30%0，具有濃度高、體積小、沼氣漿易于利用的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，它在國(guó)外得到了廣泛的關(guān)注。但同時(shí)，黑膜沼氣池厭氧干發(fā)酵在啟動(dòng)操作中也存在著易酸化、啟動(dòng)緩慢、產(chǎn)氣不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。從國(guó)外黑膜沼氣池厭氧消化的發(fā)展歷史來(lái)看，干發(fā)酵逐漸取代濕發(fā)酵是必然趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)干黑膜沼氣池厭氧發(fā)酵的研究較少，尤其是在提高干黑膜沼氣池厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效率方面。以干法發(fā)酵為主要研究對(duì)象，探討了添加活性炭對(duì)提高豬糞干法發(fā)酵產(chǎn)氣效率的效果，以及添加活性炭對(duì)提高豬糞干法發(fā)酵產(chǎn)氣效率的效果，為黑膜沼氣池厭氧菌的生產(chǎn)提供了較好的方法。c工程上畜禽糞便的干發(fā)酵處理。

材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

昆明市附近豬場(chǎng)豬糞黑膜沼氣池厭氧干燥發(fā)酵；接種是實(shí)驗(yàn)室馴化豬糞接種；活性炭（西魯化工有限公司）。材料的基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2實(shí)驗(yàn)裝置

該黑膜沼氣池厭氧干發(fā)酵裝置是一種常規(guī)的500ml分批發(fā)酵裝置。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

為提高黑膜沼氣池厭氧干發(fā)酵產(chǎn)氣效率，探討活性炭對(duì)豬干發(fā)酵的影響，設(shè)計(jì)了4個(gè)試驗(yàn)組和4個(gè)對(duì)照組，每組分4個(gè)平行組，發(fā)酵濃度約為20%。35天黑膜沼氣池厭氧介質(zhì)溫度(37℃±0.5℃)

氧氣發(fā)酵。 4個(gè)實(shí)驗(yàn)組加入0g活性炭，發(fā)酵干物質(zhì)1％活性炭，發(fā)酵干物質(zhì)5％活性炭和發(fā)酵干物質(zhì)10％活性炭。具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2. 1,4分析項(xiàng)目和方法

（1）總固體（TS）含量：干燥法（105、2干燥至恒重，計(jì)算樣品脫水后的干物質(zhì)質(zhì)量）

(2)揮發(fā)性固體(vs)含量：干燥法(將t的總常重量燃燒到550°c±20°c時(shí)計(jì)算揮發(fā)性物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù))

(3)采氣量：采用排水集氣法測(cè)定采氣量。由于試驗(yàn)開(kāi)始前的日產(chǎn)氣量較大，啟動(dòng)后的第一周每半天記錄一次，以后每天記錄一次。

(4)甲烷含量：氣相色譜法測(cè)定

（5）pH值：用精密試紙（6.4-8.0）測(cè)量

結(jié)果與分析

2.1天產(chǎn)氣量對(duì)比分析

從圖1，不添加活性碳（活性碳+頭發(fā)）

豬糞(0%原料)干發(fā)酵日產(chǎn)氣量的變化可分為3個(gè)階段。第一階段是從第1天到第21天。第1天337ml后，第2~21天產(chǎn)氣量基本持平，平均日產(chǎn)氣量為90mL。第二階段為22~44d，日產(chǎn)氣量略高于第一階段，平均日產(chǎn)氣量為223mL。第三階段是從45天到產(chǎn)氣結(jié)束。45天后進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期。在第61天，日產(chǎn)氣量達(dá)到最大值610mL，此后產(chǎn)氣量開(kāi)始下降，直至結(jié)束。

在添加活性炭(1%活性炭發(fā)酵干物質(zhì))的豬干發(fā)酵試驗(yàn)中，日產(chǎn)氣量與非活性炭組基本相似，平均日產(chǎn)氣量在1d左右。日產(chǎn)氣量從22天增加到44天，日平均產(chǎn)氣量達(dá)到305 mL，開(kāi)始進(jìn)入日產(chǎn)氣高峰，在日產(chǎn)氣日達(dá)到最大值，然后逐漸下降到終點(diǎn)。

在豬糞干發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中加入4.0g活性炭（活性炭+ 5％發(fā)酵干物質(zhì)），第一天至第24天黑膜沼氣池產(chǎn)氣高峰期，最高產(chǎn)氣量達(dá)到700mL第17天，然后產(chǎn)生氣體逐漸下降到第24天。第25天后，天然氣產(chǎn)量開(kāi)始逐漸上升，直到第42天日產(chǎn)氣量的第二個(gè)峰值達(dá)到673 mL，然后天然氣產(chǎn)量逐漸下降到天然氣產(chǎn)量結(jié)束。

加入8.0g活性炭（活性炭+發(fā)酵干物質(zhì)）

10&lock;gt;-rrb-豬糞干發(fā)酵試驗(yàn)，在1～18日的氣峰生產(chǎn)，10天的日氣量達(dá)到833毫升的高峰，而后日燃?xì)饬恐饾u下降，19～42天天然氣產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定。日產(chǎn)的日平均天然氣產(chǎn)量為405毫升，此后，日產(chǎn)的天然氣產(chǎn)量逐漸下降到天然氣生產(chǎn)的末期。

2.2甲烷含量的比較分析

如圖2所示，不添加活性炭的試驗(yàn)組在產(chǎn)氣第二天甲烷含量為%，然后逐漸增加，維持在50%左右，黑膜沼氣池平均甲烷含量為50%。試驗(yàn)組在產(chǎn)氣第二天添加1%干物質(zhì)后，甲烷含量增加到50%以上，維持在50%左右，平均甲烷含量為50%。當(dāng)活性炭試驗(yàn)組添加5%的干物質(zhì)時(shí)，甲烷含量在產(chǎn)氣第二天達(dá)到約50%，直到第二天達(dá)到50%以上。再過(guò)一天，甲烷含量開(kāi)始下降。活性炭試驗(yàn)組平均甲烷含量為10%，第2天甲烷含量達(dá)45%，第2天仍保持在55%左右，隨后甲烷含量開(kāi)始下降。煤中甲烷含量為%。各試驗(yàn)組產(chǎn)甲烷量均在50%以上，品質(zhì)較好。

2.3累計(jì)天然氣總產(chǎn)量的對(duì)比分析

圖3表明，5%干物質(zhì)活性炭實(shí)驗(yàn)組的總沼氣產(chǎn)量為24454ml，其次是10%干物質(zhì)活性炭實(shí)驗(yàn)組。活性炭實(shí)驗(yàn)組的沼氣總產(chǎn)氣量為22835毫升，而不含5%干物質(zhì)的活性炭實(shí)驗(yàn)組和添加1%干物質(zhì)的活性炭實(shí)驗(yàn)組的沼氣總產(chǎn)氣量為22835毫升。

活性炭實(shí)驗(yàn)組生產(chǎn)的沼氣總量大致相同，分別為21742毫升和21760ml。

從表3中可以看出，在第44~第2天，無(wú)活性炭實(shí)驗(yàn)組的累計(jì)產(chǎn)氣量增長(zhǎng)最快，這一時(shí)期是實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)氣量的高峰時(shí)期。在干物質(zhì)含量為1%的試驗(yàn)組中，沼氣的累積產(chǎn)量在第44天增長(zhǎng)最快。因此，在第44~64天，試驗(yàn)組產(chǎn)氣高峰：添加5%干物質(zhì)的試驗(yàn)組在第12~44天的累計(jì)產(chǎn)氣量增長(zhǎng)最快。

添加10%干物質(zhì)的試驗(yàn)組在第4~4天的累積干物質(zhì)產(chǎn)量最快，因此，時(shí)間是試驗(yàn)組的高峰時(shí)期。與四組產(chǎn)氣高峰期相比，添加活性炭的試驗(yàn)組產(chǎn)氣高峰期比不添加活性炭組提前，且添加量越多，產(chǎn)氣高峰期越早。

如果累積氣體產(chǎn)量達(dá)到總氣體產(chǎn)生時(shí)間的80％，則可以獲得實(shí)驗(yàn)的HRT。沒(méi)有活性炭實(shí)驗(yàn)的HRT約為66d;干物質(zhì)質(zhì)量為1％的HRT約為58d;添加干物質(zhì)質(zhì)量5％活性炭實(shí)驗(yàn)的HRT約為42d;用10％干物質(zhì)質(zhì)量的活性炭實(shí)驗(yàn)的HFT約為35d。添加活性炭有利于縮短豬糞干法發(fā)酵的HRT，隨著活性炭用量的增加，豬糞干法發(fā)酵的HRT也會(huì)越來(lái)越短。

2.4產(chǎn)氣效率比較

試驗(yàn)組用8g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的10%），試驗(yàn)組用4g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的5%），試驗(yàn)組用0.8g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的1%），試驗(yàn)組不含活性炭分別為411。

440 ml·g-,392 ml·g-1和391 ml·g 1.通過(guò)對(duì)表4的參數(shù)比較，表明5%干重的活性炭實(shí)驗(yàn)組和10%干質(zhì)的活性炭實(shí)驗(yàn)組的參數(shù)均優(yōu)于非活性炭實(shí)驗(yàn)組。然而，添加1%干料質(zhì)量的活性炭組參數(shù)與非添加活性炭組的參數(shù)并無(wú)差異。以5%干性物質(zhì)質(zhì)量的活性炭實(shí)驗(yàn)組為指標(biāo)，發(fā)酵氣體生產(chǎn)效率最高。因此，當(dāng)活性碳添加到一定數(shù)量時(shí)，有利于提高豬糞黑膜沼氣池厭氧干燥發(fā)酵的效果，而不是添加活性碳時(shí)盡可能好。

3結(jié)論

主要研究結(jié)果如下：(1)當(dāng)活性炭用量達(dá)到一定量時(shí)，有利于提高豬糞黑膜沼氣池厭氧干發(fā)酵的效果。當(dāng)活性炭用量過(guò)小時(shí)，效果不明顯，但并不是活性炭投加量越多，效果越好。

當(dāng)加碳量為發(fā)酵系統(tǒng)干物質(zhì)的5%時(shí)，產(chǎn)氣效果最好。

（2）干物質(zhì)質(zhì)量分別為發(fā)酵體系0％，1％，5％和10％的活性炭實(shí)驗(yàn)組的HRT分別為66d，58d，42d和35d。活性炭實(shí)驗(yàn)組的HRT高于未添加的活性炭實(shí)驗(yàn)組。低添加活性炭可提前提高黑膜沼氣池豬糞干法發(fā)酵產(chǎn)氣量，從而縮短豬糞干發(fā)酵的HRT;加入活性炭越多，峰值氣體產(chǎn)生時(shí)間越早，HRT越短。

摘自《中國(guó)沼氣》2018第1期 鄭盼 尹芳 張無(wú)敵 趙興玲 吳凱 王昌梅 柳靜 楊紅

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