付尹宣, 夏嵩, 付嘉琦, 晏恒, 吴九九



基于TG-FTIR技术的猪粪与稻草混合厌氧发酵产甲烷特性研究

付尹宣, 夏嵩*, 付嘉琦, 晏恒, 吴九九

江西省科学院能源研究所, 南昌 330096

采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)和热重红外联用技术(TG-FTIR), 对中温(37℃)下猪粪和稻草按不同挥发性固体(VS)比例(1:0、0:1、2:1、1:1、1:2、1:3)混合发酵产甲烷特性进行分析。AMPTS测试结果表明: 稻草和猪粪混合比例为1:1时, 发酵协同作用最好, 实际甲烷产量比理论值提高了9.78%。TG-FTIR分析表明: 1:1发酵时, 残渣TG总失重率为47.84%, 明显低于其它实验组; DSC曲线在250—350 ℃和400—550 ℃有2个明显放热峰, 且1:1时放热量最少, 说明该比例下有机物消耗最多, 底物利用性更好, 发酵稳定性更高; FTIR分析表明发酵残渣燃烧释放气体主要为水汽、CO2、NH3和少量挥发酸; 200—350 ℃和400—550 ℃温区下CO2的峰值差异说明发酵中易消化有机物大量降解, 残渣中较难氧化的芳香族结构和木质纤维素比例增加, 发酵稳定性提高。研究结果阐明了混合厌氧发酵技术在农业废弃物甲烷化利用中的应用潜力及TG-FTIR技术在发酵产气特性及底物稳定性分析中的作用。

混合厌氧发酵; 甲烷; TG-FTIR

1 前言

我国是世界上畜禽粪污等农业废弃物排放量最大的国家, 年产秸秆总量7亿吨, 年猪粪排放量4.65亿吨。如果这些农业废弃物被随意焚烧或排放, 不仅会对环境和人类健康造成威胁, 而且是对这些生物质资源的巨大浪费。针对农业废弃物处理和资源化利用问题, 国内外学者对农作物秸秆和畜禽粪便等原料厌氧发酵产甲烷进行了大量的研究, 但是仍存在原料利用效率低和产气效率不理想等问题[1-2]。……