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养殖场沼气工程沼气发酵原理

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养殖场沼气工程沼气发酵原理

发布日期:2018-10-12 作者:沼气工程 点击:

        目前,养猪场都在建沼气池和生化池处理粪尿,但是进沼气池的粪类物料都未经固液分离,实际使用证明这样直接的沼气培养效果不甚理想:未经处理的粪尿水进入沼气池,大大影响了沼气的承载能力和处理能力。那么沼气工程养殖场沼气发酵的原因有哪些?

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        1.温度

        沼气发酵受到温度和温度波动的影响。在同一温度类型条件下,由于沼气发酵微生物的代谢活动随着温度的上升而增加,在一定的温度范围内,温度越高,发酵产气速率越快;短时间内若温度波动幅度过大时,可能导致停止产气。

很多研究者对此进行了大量的研究,Harremoes等通过分析实验结果,得出了以下结论:中温厌氧消化的最佳温度为30~40℃。当温度在15℃以上时,厌氧发酵才能很好地进行。温度在10℃以下,无论产酸菌还是产甲烷菌都都受到严重抑制;温度在10℃以上,产酸菌首先开始活动,总挥发酸的产量直线上升;温度在15℃以上时,产甲烷菌的代谢活动才活跃起来,产气率明显提高,挥发酸含量迅速下降,在气温下降时必须考虑保温。

        2.酸碱度(PH值)

        通常沼气池中的产甲烷细菌适宜的PH值范围为6.5~7.8,PH值的变化会直接影响产甲烷菌的生存和代谢。一般情况下,沼气池的PH值应维持在6.8~7.5之间,最好在7.2左右。pH值在5.5以下,产甲烷菌的活动完全受到抑制,而pH值上升至8甚至8.5时,仍保持一定的产气率。产酸菌的pH值范围为4.0~7.0,在超过甲烷菌的最佳pH值范围,酸性发酵可能超过甲烷发酵,造成反应器内“酸化”现象的发生。

        影响pH值变化的因素主要有以下几点:一是发酵原料的pH值;二是在厌氧发酵启动时,投料浓度过高,接种物中的产甲烷菌数量不足,以及在消化器运行阶段突然升高负荷,都会因产酸与产甲烷的速度失调而引起挥发酸的积累,导致pH值下降,这往往是造成厌氧发酵启动失败或终止的主要原因。在厌氧发酵过程,如果pH值过高,可适当投入石灰水、Na2CO3溶液加以中和,也可靠停止进料产酸作用下降、产甲烷作用相对增强,使积累于发酵液内的有机酸逐渐分解,pH值则逐渐恢复正常。

        3.氧气含量

        沼气发酵启动和投料时带入的一部分氧气对沼气发酵危害不大,不会破坏沼气发酵的正常进行。这是因为沼气池中存在一部分好氧菌和兼性菌,带入的氧气很快会被不产甲烷细菌中的好氧菌或兼性菌消耗掉,使池内保持厌氧环境,同时这一部分氧气也使好氧菌、兼性菌与厌氧菌保持着动态的平衡关系,但为了保持好的厌氧环境,发酵过程中必须不漏气。

        4.沼气发酵原料的碳氮比

        发酵原料的碳氮比(C/N),是指原料中有机碳含量和氮含量的比例关系。沼气发酵微生物需要的一定的碳、氮、磷等营养物质,才能正常生长和进行生命活动。碳元素为微生物生命活动提供能量,是形成甲烷的重要物质;氮元素也是构成微生物细胞的主要元素。这三种营养元素之间的比例,不论是好氧发酵还是沼气发酵,氮与磷的比例是确定值,为5:1。碳与氮的比值则范围较宽,以往的实践认为发酵原料的C/N以(13~30:1)为宜,大于30:1效果不佳,小于13:1还可正常发酵。但是,实际上以人粪便为主要原料(C/N=3.9:1)的沼气池也能很好的运行。所以,正常的沼气发酵要求合适的碳氮比,但不严格,要重视沼气池的启动和培养好相适应的菌种,提高沼气发酵细菌的适应能力。

        5.沼气发酵接种物

        沼气发酵细菌的多少和质量的高低直接影响沼气发酵、产气速率和沼气的质量。沼气发酵能否快速启动与高质量和大量的接种物有关。如果沼气发酵启动时的接种物不够,可能会出现启动缓慢,经过很长时间,产气速率仍然较低的情况;接种物质量较差,产甲烷细菌数量较少,活性较低,此时水解性细菌和产氢产酸细菌很快繁殖,而产甲烷细菌繁殖较慢,导致不产甲烷作用较快,产甲烷与不产甲烷过程的平衡失调,就可能造成有机酸的缓慢积累,发酵液pH值下降,沼气池酸化,出现产气慢和沼气中甲烷含量低且质量差的情况。

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