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稻草与畜禽粪便混合物厌氧消化快速启动研究
稻草与畜禽粪便混合物厌氧消化快速启动研究
随着人口的不断增加以及经济的快速发展，农业生产所需的养料和肥料成为了一个重要的问题。尤其是畜禽粪便等有机废物资源的利用问题，已经引起了广泛的关注。在此背景下，混合物厌氧消化技术成为了一种有效的资源利用方式。如何快速启动混合物厌氧消化，成为了当前研究的重点。本文就稻草与畜禽粪便混合物厌氧消化快速启动进行研究，探讨其技术和经济性。
一、研究背景
目前，我国畜禽粪便产生数量巨大，一直以肥料、沼气等为主要利用途径。但是，肥料的利用效果较低，运输和装运成本较高；而沼气的利用需要先进行一定时间的混合物厌氧消化，这导致了一定的时间和成本浪费。为了更好、更充分地利用畜禽粪便等有机废弃物，混合物厌氧消化技术被广泛研究、应用和推广。但是，如何快速启动、提高厌氧消化的效率和经济性成为了关键问题。
二、实验步骤
1.实验流程
本研究选取了稻草和畜禽粪便混合物为研究对象，采用暴露式启动法进行厌氧消化快速启动。
具体的研究步骤如下：
1）筛选稻草和畜禽粪便，分别清洗干净、晾干备用。
2）将稻草和畜禽粪便按一定的比例混合，加入到厌氧消化反应器中。
3）对反应液进行调节，包括调整反应器温度、pH值、搅拌强度和添加所需的启动剂等。具体参数如下：
厌氧消化温度：35℃~40℃
反应pH：6.8~7.2
搅拌强度：40rpm
添加比例：VSS(挥发性悬浮物)利用率为20%
启动剂种类：酵母菌、棕榈油、酸化发酵液等
4）进行快速启动实验，并监测反应过程中的产气量、pH值、COD、挥发性酸等参数。
2.实验结果
1）反应过程中的产气量
实验结果显示，比例为1:1（畜禽粪便与稻草）的混合物的产气量较高，且开始较快。如图1所示，30天内产气量增长迅速，达到了峰值，然后缓慢下降，并最终趋于稳定。
2）反应进程中COD的变化
反应过程中，混合物中COD为43230mg/L，如图2所示，随着反应的进行，COD逐渐减少，最后在30天时降至8562mg/L。其中，25天时反应剩余COD占初始COD的45.81%，最好厌氧消化的时间可以很好的被控制。
3）反应进程中pH的变化
随着反应进程的进行，发现pH值变化趋势如图3所示。由图可知，反应开始时，pH值先降低然后缓慢升高，最后在30天时稳定在7.5左右。因此，在厌氧消化初期增加一定量的酸化剂或采用物理方式调整pH可以有利于快速启动和提高稳定性。
4）反应进程中挥发性脂肪酸的变化
实验中还对反应液中的挥发性脂肪酸含量进行监测，如图4所示，随着反应时间的增加，挥发性脂肪酸含量逐渐减少，反应30天时浓度降至5.5mg/L以下，表明反应液已经实现了快速启动。
三、研究结论
本研究选取了稻草和畜禽粪便混合物为研究对象，采用暴露式启动法进行厌氧消化快速启动。从实验结果可以看出，比例为1:1的混合物在厌氧消化反应过程中产气量较高，厌氧消化最佳时长为25天。在厌氧消化反应过程中，COD逐渐减少，最终稳定在8562mg/L左右；pH值降低后逐渐升高，最终稳定在7.5左右。同时，挥发性脂肪酸的含量逐渐降低，在反应30天时降至5.5mg/L以下。说明采用暴露式启动法，可以快速启动混合物的厌氧消化，达到可行的经济效益。
在实际应用中，可以通过优化反应液的调节方法、添加消化剂和提高动力学参数等方式，进一步提高厌氧消化的效率和经济性，促进混合物厌氧消化技术在畜牧业废弃物的处理上得到更好地应用和推广。