花生壳厌氧发酵制取沼气试验研究

摘要

中国的花生种植总面积居世界第2位，总产量则居世界第1位，每年花生壳的总产量可达500万吨。花生壳营养物质丰富，具有很好的开发利用潜力，但目前对其利用主要集中在饲料开发、食品加工等领域，如能利用微生物厌氧发酵技术将其转化为能源物质(沼气)，将会是实现花生壳高效、合理利用的一条有效途径。
　　 国内外利用秸秆进行厌氧发酵已有研究报道，但原料主要集中在麦秆，稻秆，玉米秆等，鲜有花生壳发酵生产沼气的报道。故本研究以花生壳为原料，研究了花生壳的沼气发酵潜力，探讨利用花生壳生产沼气进行生物质能源转化的可行性；依据响应面法原理，利用Design-Expert软件的Box-behnken模式对花生壳预处理工艺参数进行了优化；通过正交试验设计对花生壳沼气发酵工艺参数优化配置进行了研究，并进一步研究了分别添加一定比例牛粪、猪粪和鸡粪后对其沼气发酵效果的影响，为规模化利用花生壳发酵生产沼气提供参考。
　　 花生壳厌氧发酵产沼气潜力试验结果表明，花生壳沼气发酵潜力达0.323m3·kg-1；响应面优化法试验表明，所选的三个影响预处理效果的因素中，两两之间均存在一定的协同作用，其中粉碎粒度与沼液预处理时间的协同作用最为明显，粉碎粒度与Ca(OH)2质量浓度次之，Ca(OH)2质量浓度与沼液预处理时间最小，优化得出的最佳工艺条件为，粉碎粒度为4.48mm，添加碱质量浓度为10.5％，沼液预处理时间为6天。花生壳厌氧发酵工艺参数优化正交试验结果表明，发酵温度、发酵料液总固体含量、接种量、pH值对其发酵结果均有不同程度影响，其中发酵温度对沼气产量和甲烷产量有显著影响，总固体含量对沼气产量有显著影响，最优的工艺条件为：发酵温度35℃，总周体含量20％，接种量(质量比)1:1，pH值7.5。按一定比例分别添加牛粪、猪粪和鸡粪后对发酵效果有不同程度的影响，添加牛粪和鸡粪能缩短发酵周期，添加猪粪能明显提高产气潜力并缩短发酵周期，三者相比添加牛粪的效果最好，鸡粪次之，猪粪最差。