牛粪厌氧发酵产气动力学与加热策略研究

简介

以牛粪为研究对象,开展不同温度(15℃~35℃)及有机负荷(0.5~6.0 g·L^-1·d^-1)条件下沼气产气率研究,构建半连续式沼气发酵产气动力学模型。结果显示,模型对牛粪的容积产气率有较好的拟合度,在15℃、20℃、25℃、30℃和35℃下的最大容积产气率(Rpmax)分别为20.18、54.45、73.86、143.90、146.35 mL·L^-1·d^-1。通过Rpmax-θ公式计算得到的不同温度区间内温度活性系数θ值分别为1.22(15℃~20℃)、1.06(20℃~25℃)、1.14(25℃~30℃)、1.00(30℃~35℃),相比其它温度区域,15℃~20℃范围内牛粪产气速率对温度的敏感性最大。能量投入与产出估算结果表明,低浓度条件下的牛粪沼气工程(总固体浓度TS约1%)在我国南方冬季不适合额外增温,其热损失以及原料加热至理想温度所需求的热量远大于产能。