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近幾十年來(lái)，隨著(zhù)中國人民生活水平和飲食結構的改善，人們對肉類(lèi)的需求也在逐年增加。據統計，2015年全國生豬數量達到7.0825億頭，豬肉產(chǎn)量達到5487萬(wàn)噸。然而，由于受居民消費習慣的影響，肉類(lèi)消費以豬肉消費為主體，2000年和2014年豬肉消費占肉類(lèi)消費的65%左右。豬糞日排放系數為2.20~4.25 kg·d~(-1)≤3。由于生豬養殖比重大，糞便排放總量大，產(chǎn)量達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，對促進(jìn)生豬乃至整個(gè)畜禽養殖業(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，可以代替化肥將殘渣返回田間。因此，黑膜沼氣池厭氧工藝在畜禽處理中得到了廣泛的應用。

目前，濕法發(fā)酵在我國得到廣泛應用，隨著(zhù)社會(huì )的不斷完善和日益嚴重的環(huán)境問(wèn)題，濕法發(fā)酵的一些問(wèn)題逐漸被發(fā)現，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)酵反應該系統的總固體（t）含量達到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(zhù)易酸化、啟動(dòng)緩慢、產(chǎn)氣不穩定等缺點(diǎn)。從國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。目前，國內對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)酵為主要研究對象，探討了添加活性炭對提高豬糞干法發(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)驗裝置

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

1.3實(shí)驗方法

為提高黑膜沼氣池厭氧干發(fā)酵產(chǎn)氣效率，探討活性炭對豬干發(fā)酵的影響，設計了4個(gè)試驗組和4個(gè)對照組，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)驗設計見(jiàn)表2. 1,4分析項目和方法

（1）總固體（TS）含量：干燥法（105、2干燥至恒重，計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)計算揮發(fā)性物質(zhì)的質(zhì)量分數)

(3)采氣量：采用排水集氣法測定采氣量。由于試驗開(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：氣相色譜法測定

（5）pH值：用精密試紙（6.4-8.0）測量

結果與分析

2.1天產(chǎn)氣量對比分析

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)氣結束。45天后進(jìn)入產(chǎn)氣高峰期。在第61天，日產(chǎn)氣量達到最大值610mL，此后產(chǎn)氣量開(kāi)始下降，直至結束。

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)氣量達到305 mL，開(kāi)始進(jìn)入日產(chǎn)氣高峰，在日產(chǎn)氣日達到最大值，然后逐漸下降到終點(diǎn)。

在豬糞干發(fā)酵實(shí)驗中加入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)峰值達到673 mL，然后天然氣產(chǎn)量逐漸下降到天然氣產(chǎn)量結束。

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，在1～18日的氣峰生產(chǎn)，10天的日氣量達到833毫升的高峰，而后日燃氣量逐漸下降，19～42天天然氣產(chǎn)量相對穩定。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%。當活性炭試驗組添加5%的干物質(zhì)時(shí)，甲烷含量在產(chǎn)氣第二天達到約50%，直到第二天達到50%以上。再過(guò)一天，甲烷含量開(kāi)始下降?；钚蕴吭囼灲M平均甲烷含量為10%，第2天甲烷含量達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%。各試驗組產(chǎn)甲烷量均在50%以上，品質(zhì)較好。

2.3累計天然氣總產(chǎn)量的對比分析

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

活性炭實(shí)驗組生產(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)驗組的累計產(chǎn)氣量增長(cháng)最快，這一時(shí)期是實(shí)驗組產(chǎn)氣量的高峰時(shí)期。在干物質(zhì)含量為1%的試驗組中，沼氣的累積產(chǎn)量在第44天增長(cháng)最快。因此，在第44~64天，試驗組產(chǎn)氣高峰：添加5%干物質(zhì)的試驗組在第12~44天的累計產(chǎn)氣量增長(cháng)最快。

添加10%干物質(zhì)的試驗組在第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)量達到總氣體產(chǎn)生時(shí)間的80％，則可以獲得實(shí)驗的HRT。沒(méi)有活性炭實(shí)驗的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)驗的HRT約為42d;用10％干物質(zhì)質(zhì)量的活性炭實(shí)驗的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(zhù)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

試驗組用8g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的10%），試驗組用4g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的5%），試驗組用0.8g活性炭（占發(fā)酵干物質(zhì)的1%），試驗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)對表4的參數比較，表明5%干重的活性炭實(shí)驗組和10%干質(zhì)的活性炭實(shí)驗組的參數均優(yōu)于非活性炭實(shí)驗組。然而，添加1%干料質(zhì)量的活性炭組參數與非添加活性炭組的參數并無(wú)差異。以5%干性物質(zhì)質(zhì)量的活性炭實(shí)驗組為指標，發(fā)酵氣體生產(chǎn)效率最高。因此，當活性碳添加到一定數量時(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結論

主要研究結果如下：(1)當活性炭用量達到一定量時(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。

當加碳量為發(fā)酵系統干物質(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)驗組的HRT分別為66d，58d，42d和35d?；钚蕴繉?shí)驗組的HRT高于未添加的活性炭實(shí)驗組。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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