不同菌剂对食蟹猴养殖废液沼气发酵的影响分析

2022-12-22

防城港常春生物技术开发有限公司的养殖场存栏食蟹猴1万多只, 日冲洗养殖废液总量100~140 t/d。现建有池容为900 m3的CSTR反应器, 建有酸化调节池85m3、沉淀池85 m3、贮液池1 300 m3、贮气柜80 m3、污泥干化场100 m2。

为进一步提高沼气工程对猴场养殖废液的转化率, 使其能更充分发酵, 降低流出沼液的COD值。同时, 提高沼气工程产气量。本试验通过在自制的小型沼气罐中进行添加不同发酵菌剂的食蟹猴养殖废液沼气发酵试验, 以期得到较适宜沼气工程的沼气发酵促进剂。

1 试验材料及装置

1.1 发酵原料

试验发酵原料来自防城港常春生物技术开发有限公司食蟹猴养殖场养殖废液 (废液通过格栅去除了固体粪块及其它固体杂物) 。

1.2 添加发酵菌剂

本试验使用的发酵菌剂3种, 分别为:1号菌剂, 桂沼牌, 广西产;2号菌剂, 腐秆剂, 佛山金葵子植物营养有限公司;3号菌剂, 绿洁灵, 北京合百意生态能源科技开发有限公司。

1.3 沼气发酵罐

采用PVC-U焊接而成的正方体沼气发酵罐。发酵罐规格为长0.5 m×宽0.5 m×高0.8 m, 分为发酵区、储气区、水压间, 发酵区容积为0.15 m3。共4只。厌氧发酵装置如图1所示。

2 试验方法

以正常发酵的沼液作为接种物, 接种量为22.0 L, 约占发酵总体积的15%, 在每个发酵罐中加入发酵原料127L, 按表1分别在各个处理中加入100 g发酵菌剂, 处理1为空白对比, 处理2为1号菌剂, 处理3为2号菌剂, 处理4为3号菌剂, 各处理详见表1。

3 记录方法

3.1 沼气启动速度

通过沼气检测仪测出所产气体浓度达到28%所需天数, 或者通过对气体进行点燃, 可以燃烧的起始日数。

3.2 沼气产量

采用沼气专用流量计测定。沼气的总产量可直接从沼气流量计读出, 沼气的日产量从当日流量计读数减去前1 d读数得出, 每天08:00记录。

3.3 CH4含量

采用沼气分析仪测定, 每天08:00测定1次。

3.4 连续试验时间

2013年8月16日开始装罐, 连续监测60 d。

4 结果与分析

4.1 启动时间

通过检测沼气CH4含量得知, 处理1、处理2、处理3、处理4在原料装罐后启动时间分别约为第3天、第2天、第2天和第1天。试验表明, 添加不同的复合菌剂, 沼气启动时间不同。添加复合菌剂的处理2、处理3和处理4分别比处理1启动快1 d、1 d和2 d。启动最快的是处理4, 2号菌剂和3号菌剂在启动速度方面没有明显差别。

从结果可以看出, 添加3号菌剂后, 原料前期可能消化速度快, 缩短了原料水解产酸阶段的时间, 提高了产气速率。

4.2 不同菌剂对产沼气量的影响

各处理日累积产气量变化情况如图2所示。从图2可以看出, 在试验时间、环境温度条件相同的情况下, 各处理在厌氧发酵60 d后, 处理1、处理2、处理3、处理4累积沼气产量分别为1.71、2.071、2.086、1.942 m3。处理2、处理3和处理4总产气量分别比处理1提高21.10%、21.98%和13.6%。这说明原料中添加发酵菌剂后, 食蟹猴养殖废液中的如纤维素等结构复杂大分子物质能更容易被菌剂中的微生物菌群分解, 原料消化速率较快, 转化率提高。同时, 从图2中也可以看出, 在添加菌剂的各处理中, 产气效果也不一样, 处理2和处理3累积产气量相差不大, 但比处理4高。

各处理日产气量。由图3可以看出, 处理4启动最快, 前9 d产气量比处理1、处理2、处理3都大。这说明添加3号菌剂, 可有效缩短水解酸化阶段, 有利沼气启动和提高发酵前期沼气量。4个处理产气量峰值大约都在第8~22天, 处理1、处理2、处理3、处理4最大日产沼气量分别为0.214、0.267、0.260、0.252 m3。添加1号菌剂的处理2在峰值时产气量最大, 达到0.267 m3而未添加复合菌剂的处理1最大日产气量只有0.214 m3。这说明, 添加菌剂可有效提高沼气量。另外, 处理4在产气后3~35 d内产气相对比较平稳。在前35 d, 4个处理所产沼气量分别占60 d总产气量的78.78%、81.81%、78.61%和77.07%。36 d后日产沼气量回落明显, 36~60 d各处理日产气量很小, 回落曲线也比较平缓。这说明养殖场废液厌氧发酵35 d后, 大部分原料已被消化。因此, 要想提高沼气工程效率, 可以加快原料转换时间。

4.3 不同菌剂对产气甲烷含量的影响

不同菌剂对甲烷含量的影响。由图4可以看出, 4个处理甲烷含量变化趋势基本一致。前12 d, 甲烷含量与发酵时间呈线性递增关系。7 d后, 甲烷含量比较稳定。从试验结果看, 处理2、处理3、处理4比处理1甲烷含量都稍有提高。从第16天开始至试验结束, 处理2的甲烷含量比处理1高出近6%。这说明添加菌剂可有效提高甲烷含量。