响应面法优化香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵工艺研究

将香蕉秸秆与猪粪混合后厌氧发酵,考察粪秸比(猪粪干物质占发酵原料干物质的质量分数)、厌氧污泥接种量(厌氧污泥占发酵料液的质量分数)和发酵温度对总产气量的影响。在此基础上,通过响应面法对厌氧发酵工艺进行优化,并建立总产气量与粪秸比、厌氧污泥接种量、发酵温度的二次回归模型。研究结果表明,建立的二次多项式数学模型具有高度显著性,模型拟合度、精确度高,数据合理。最佳工艺条件为:粪秸比为35.34%,厌氧污泥接种量为61.40%,发酵温度为40.27℃。在此条件下,总产气量的预测值为15 779.2mL,试验值为15 620.5mL,二者相对偏差为1.01%。可见,所得模型能够较好地优化发酵条件并预测总产气量,可为提高香蕉秸秆与猪粪混合厌氧发酵产气量及提高发酵效率提供一定参考。     

响应面法优化香蕉秸秆厌氧发酵产沼气工艺

为优化香蕉秸秆厌氧发酵产沼气工艺,实现对香蕉秸秆的资源化利用,该研究首先采用单因素试验考察了起始pH、发酵温度、接种物浓度3个因素对香蕉秸秆厌氧发酵总产气量的影响,在此基础上,通过Box-Behnken试验设计及三因素三水平的响应面分析法,对厌氧发酵工艺进行优化。研究结果表明,根据试验数据建立的二次多项式数学模型具有高度显著性(p 0. 000 1),相关系数R~2=0. 996 1,说明该模型拟合度、精确度高,数据合理。通过上述试验研究,得到的最佳工艺条件为:起始pH为7. 87,发酵温度为39. 45℃,接种物浓度为72. 61%。在此条件下,香蕉秸秆厌氧发酵总产气量的预测值为18 017. 20mL,试验值为17 816. 40mL,二者相对偏差为1. 11%。因此,所得模型能够很好地优化香蕉秸秆厌氧发酵的条件并预测总产气量,可为提高香蕉秸秆厌氧发酵产气量及发酵效率提供一定的参考。     

NaOH预处理对香蕉秸秆厌氧发酵产沼气的影响

以农村废弃资源香蕉秸秆为原料,采用试验室自制的厌氧发酵装置,在恒温35℃和发酵料液总固体质量分数为6%的条件下进行沼气发酵试验,研究不同质量分数(2%、4%、6%、8%) NaOH的预处理对香蕉秸秆厌氧发酵产气效果的影响。研究结果表明:香蕉秸秆经过NaOH预处理后与对照组(未经NaOH预处理)相比产气量明显增加,其中,NaOH预处理浓度为6%的处理组,发酵58 d时的总产沼气量、总产甲烷量、总固体(TS)产气量、总固体(TS)产甲烷量均最高,分别为21581. 00 mL、11878. 30 mL、548. 87 mL/g、302. 10 mL/g。经过NaOH预处理后的香蕉秸秆发酵过程中pH值在适宜的范围内波动,发酵前后发酵液中COD的降解率均达到60%以上。故综合来看,NaOH预处理能缩短香蕉秸秆厌氧发酵的启动时间,增加发酵体系的缓冲性和稳定性,提高产气效果,且NaOH预处理浓度为6%时,香蕉秸秆厌氧发酵效果最优。