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喀麦隆木质纤维素废弃物生物沼气生产试验EXPERIMENTAL BIOGAS PRODUCTION FROM CAMEROON LIGNOCELLULOSIC WASTE BIOMASS

2020-03-04 14:15

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资料摘要:

摘要:喀麦隆农业和农业工业活动产生大量废物,那是对环境的一种损害。举个例子:鳄梨籽、可可豆和花生壳等。这种富含有机物的废物可以通过生物技术循环利用-解决能源短缺和环境污染。本研究以木质纤维素生物量为研究对象,探讨木质纤维素生物量在农业生产中的应用价值,在喀麦隆生产沼气作为替代能源。生物质经过预处理用物理方法预先进行机械预处理,尺寸在90-1000μm之间,以便微生物容易接近。实验用于评估产生的沼气的装置是一个生物反应模拟器,有6个带有容量为1800毫升培养瓶。共进行了6个独立的实验,可可豆荚、鳄梨籽、花生壳、可可+鳄梨混合物、可可+花生和可可+鳄梨+花生。经过25天的厌氧消化,其中一个获得了稳定的沼气,可可、鳄梨、花生及其混合物的产量。总之,生产通过厌氧消化这些废物产生的沼气,在现代生物消化池中取得了令人满意的效果。
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为研究猪粪(Pig manure,PM)与稻秆(Rice straw,RS)的组配比例与进料的固形物浓度(Total solid,TS)对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体(Volatile solids,VS)比例(PM:RS=1:0、4:1、2:1、1:1、1:2、1:4、0:1)下的原料配比规律,并选择 VS 配(PM:RS=1:1、4:1)的混合原料开展进料浓度(TS=4.6%、7.1%、9.6%、12.1%)梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明:批次发酵试验,VS PM:RS =4:1 的产甲烷性能表现最好,产 甲烷潜力(P 值)、反应动力常数(k)、最大甲烷速率(R m )到达的时间(t max )依次分别为 380.3 mL?g -1 VS、0.098 d -1 、37.2 mL?g -1 VS?d -1 、4.4 d。在水力停留时间为 30 d 时,VS PM:RS=4:1 的连续产甲烷性能表现更好。当进料浓度达到 12.1%时,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到 354.8 mL?g -1 VS、93.3%、0.88 L?L -1 ?d -1 。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到 12.1%时,VS PM:RS=4:1 的游离氨浓度是 VS PM:RS=1:1 的 1.47 倍,达到 223.2mg?L -1 。研究表明,猪粪与稻秆混合原料 VS PM:RS =4:1(配比后的 C/N=22~23:1)时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料 TS 浓度低于 12.1%(OLR 为 2.87 g VS·L -1 ·d -1 )可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。

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