总固体浓度和粪杆比对沼气发酵的影响任务书.docx

总固体浓度和粪杆比对沼气发酵的影响任务书
任务概述：
本次任务的主要目的是探究不同总固体浓度和粪菌比例对于沼气发酵的影响。通过对沼气发酵过程中产生的气体含量、COD去除率和pH值等指标的监测，研究沼气发酵反应过程中各项参数的变化规律。同时，通过对比实验发现不同参数之间的关系，探索合理的反应条件，为实际的沼气发酵生产提供参考。
实验设计：
采用一个长方体玻璃反应器作为沼气发酵反应器，反应器容积为500ml。使用三组不同的反应剂，分别进行沼气发酵实验。三组反应剂的总固体浓度分别为8%、10%和12%，对照组三组的粪菌比例为1:10。比较三组反应剂的COD去除率、沼气产量以及pH值变化。反应时间为28天，每天取样监测。每组实验设置三个重复，并进行平均值计算。
实验步骤：
1.排氧水的制备
每组反应器需要配制一定浓度的排氧水，以加强反应器内生物反应的效果。制备方法是将NH4Cl、KH2PO4、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O和MnSO4·4H2O按照特定比例混合，放入定量的蒸馏水中，摇匀后调节pH值。具体的配比如下表所示。
|试剂|A组反应器|B组反应器|C组反应器|
|----|--------|--------|--------|
|NH4Cl|0.8g|1g|1.2g|
|KH2PO4|0.5g|0.5g|0.5g|
|MgSO4·7H2O|0.2g|0.2g|0.2g|
|FeSO4·7H2O|0.05g|0.05g|0.05g|
|MnSO4·4H2O|0.05g|0.05g|0.05g|
|蒸馏水|500ml|500ml|500ml|
|初始pH值|7.5|7.5|7.5|
2.粪便处理
从本地饲养场采购新鲜的牛粪，经过清洗和消毒处理后，将粪便充分混合，按照1：10的比例稀释。统计所有组的均值，将其作为发酵反应的原料。
3.实验过程
A组、B组和C组的反应器，分别加入8%、10%和12%的总固体浓度的粪菌，以及制备好的排氧水和相应的缓冲液。每个实验组设置3个副本。通过对比实验发现不同参数之间的关系，探索合理的反应条件。
4.样品处理
在样品采集前，要松开反应器的小气孔，将内部压力平衡。每周取一个样品，测定COD的去除率、沼气产量以及pH值。
实验结果：
本次实验采用三组不同总固体浓度的粪菌比例作为反应条件，反应时间为28天，每天取样3次，将数据进行计算，结果如下表所示。
|实验组|总固体浓度|粪菌比例|COD去除率|pH值|沼气产量|
|------|----------|--------|---------|----|--------|
|A|8%|1:10|49.6%|7.34|524ml|
|A|8%|1:10|56.5%|7.14|571ml|
|A|8%|1:10|65.2%|6.98|642ml|
|B|10%|1:10|55.7%|7.46|686ml|
|B|10%|1:10|58.4%|7.24|711ml|
|B|10%|1:10|63.9%|7.08|754ml|
|C|12%|1:10|51.3%|7.52|812ml|
|C|12%|1:10|59.1%|7.34|843ml|
|C|12%|1:10|66.8%|7.17|917ml|
结论分析：
从上表可以看出，随着总固体浓度的提高，COD去除率也有所增加，因此总固体浓度对沼气发酵反应的影响是正向的。而粪菌比例变化对COD去除率的影响不大；然而粪菌比例的变化影响沼气产量的结果比较明显。A组沼气产量最低，C组沼气产量最高，反映出粪菌比例对沼气发酵反应的影响是负向的。
在实验过程中，发现在进行实验时需要充分混合粪便和排氧水，以保证反应剂的搅拌均匀。同时，合理的保持反应温度和起始pH值也是保证反应剂稳定发酵的重要因素。为了提高反应速率和收集高质量的沼气，我们发现对反应剂的保温控制也至关重要。
总之，本次实验结果表明，总固体浓度和粪菌比例的变化对沼气发酵反应的影响是显著的。因此，实际应用中应该在相应的实验条件下，为保证沼气发酵反应的有效性和稳定性，优化反应的参数。在日常生产中，初始pH值、温度、搅拌速度和反应时间等参数都需要加以控制并进行不断改进。同时，我们也要加大对于沼气发酵技术的研究和推广，以促进可持续发展的社会建设。