近几十年来，随着中国人民生活水平和饮食结构的改善，人们对肉类的需求也在逐年增加。据统计，2015年全国生猪数量达到7.0825亿头，猪肉产量达到5487万吨。然而，由于受居民消费习惯的影响，肉类消费以猪肉消费为主体，2000年和2014年猪肉消费占肉类消费的65%左右。猪粪日排放系数为2.20~4.25 kg·d~(-1)≤3。由于生猪养殖比重大，粪便排放总量大，产量达40亿吨，在多种畜禽粪便中居首位。因此，合理利用和处理猪粪，有利于改善环境。

质量，对促进生猪乃至整个畜禽养殖业的健康发展具有重要意义。猪的黑膜沼气池厌氧发酵不仅可以解决畜禽的污染问题，而且还可以生产无公害产品，可以代替化肥将残渣返回田间。因此，黑膜沼气池厌氧工艺在畜禽处理中得到了广泛的应用。

目前，湿法发酵在我国得到广泛应用，随着社会的不断完善和日益严重的环境问题，湿法发酵的一些问题逐渐被发现，如：湿法发酵后的二次污染问题;沼气泥浆返回油田的污染问题：浪费水和其他问题。与黑膜沼气池湿发酵相比，干发酵反应该系统的总固体（t）含量达到20%-30%0，具有浓度高、体积小、沼气浆易于利用的优点。近年来，它在国外得到了广泛的关注。但同时，黑膜沼气池厌氧干发酵在启动操作中也存在着易酸化、启动缓慢、产气不稳定等缺点。从国外黑膜沼气池厌氧消化的发展历史来看，干发酵逐渐取代湿发酵是必然趋势。目前，国内对干黑膜沼气池厌氧发酵的研究较少，尤其是在提高干黑膜沼气池厌氧发酵产气效率方面。以干法发酵为主要研究对象，探讨了添加活性炭对提高猪粪干法发酵产气效率的效果，以及添加活性炭对提高猪粪干法发酵产气效率的效果，为黑膜沼气池厌氧菌的生产提供了较好的方法。c工程上畜禽粪便的干发酵处理。

材料与方法

1.1实验材料

昆明市附近猪场猪粪黑膜沼气池厌氧干燥发酵；接种是实验室驯化猪粪接种；活性炭（西鲁化工有限公司）。材料的基本性质见表1。

1.2实验装置

该黑膜沼气池厌氧干发酵装置是一种常规的500ml分批发酵装置。

1.3实验方法

为提高黑膜沼气池厌氧干发酵产气效率，探讨活性炭对猪干发酵的影响，设计了4个试验组和4个对照组，每组分4个平行组，发酵浓度约为20%。35天黑膜沼气池厌氧介质温度(37℃±0.5℃)

氧气发酵。 4个实验组加入0g活性炭，发酵干物质1％活性炭，发酵干物质5％活性炭和发酵干物质10％活性炭。具体实验设计见表2. 1,4分析项目和方法

（1）总固体（TS）含量：干燥法（105、2干燥至恒重，计算样品脱水后的干物质质量）

(2)挥发性固体(vs)含量：干燥法(将t的总常重量燃烧到550°c±20°c时计算挥发性物质的质量分数)

(3)采气量：采用排水集气法测定采气量。由于试验开始前的日产气量较大，启动后的第一周每半天记录一次，以后每天记录一次。

(4)甲烷含量：气相色谱法测定

（5）pH值：用精密试纸（6.4-8.0）测量

结果与分析

2.1天产气量对比分析

从图1，不添加活性碳（活性碳+头发）

猪粪(0%原料)干发酵日产气量的变化可分为3个阶段。第一阶段是从第1天到第21天。第1天337ml后，第2~21天产气量基本持平，平均日产气量为90mL。第二阶段为22~44d，日产气量略高于第一阶段，平均日产气量为223mL。第三阶段是从45天到产气结束。45天后进入产气高峰期。在第61天，日产气量达到最大值610mL，此后产气量开始下降，直至结束。

在添加活性炭(1%活性炭发酵干物质)的猪干发酵试验中，日产气量与非活性炭组基本相似，平均日产气量在1d左右。日产气量从22天增加到44天，日平均产气量达到305 mL，开始进入日产气高峰，在日产气日达到最大值，然后逐渐下降到终点。

在猪粪干发酵实验中加入4.0g活性炭（活性炭+ 5％发酵干物质），第一天至第24天黑膜沼气池产气高峰期，最高产气量达到700mL第17天，然后产生气体逐渐下降到第24天。第25天后，天然气产量开始逐渐上升，直到第42天日产气量的第二个峰值达到673 mL，然后天然气产量逐渐下降到天然气产量结束。

加入8.0g活性炭（活性炭+发酵干物质）

10&lock;gt;-rrb-猪粪干发酵试验，在1～18日的气峰生产，10天的日气量达到833毫升的高峰，而后日燃气量逐渐下降，19～42天天然气产量相对稳定。日产的日平均天然气产量为405毫升，此后，日产的天然气产量逐渐下降到天然气生产的末期。

2.2甲烷含量的比较分析

如图2所示，不添加活性炭的试验组在产气第二天甲烷含量为%，然后逐渐增加，维持在50%左右，黑膜沼气池平均甲烷含量为50%。试验组在产气第二天添加1%干物质后，甲烷含量增加到50%以上，维持在50%左右，平均甲烷含量为50%。当活性炭试验组添加5%的干物质时，甲烷含量在产气第二天达到约50%，直到第二天达到50%以上。再过一天，甲烷含量开始下降。活性炭试验组平均甲烷含量为10%，第2天甲烷含量达45%，第2天仍保持在55%左右，随后甲烷含量开始下降。煤中甲烷含量为%。各试验组产甲烷量均在50%以上，品质较好。

2.3累计天然气总产量的对比分析

图3表明，5%干物质活性炭实验组的总沼气产量为24454ml，其次是10%干物质活性炭实验组。活性炭实验组的沼气总产气量为22835毫升，而不含5%干物质的活性炭实验组和添加1%干物质的活性炭实验组的沼气总产气量为22835毫升。

活性炭实验组生产的沼气总量大致相同，分别为21742毫升和21760ml。

从表3中可以看出，在第44~第2天，无活性炭实验组的累计产气量增长最快，这一时期是实验组产气量的高峰时期。在干物质含量为1%的试验组中，沼气的累积产量在第44天增长最快。因此，在第44~64天，试验组产气高峰：添加5%干物质的试验组在第12~44天的累计产气量增长最快。

添加10%干物质的试验组在第4~4天的累积干物质产量最快，因此，时间是试验组的高峰时期。与四组产气高峰期相比，添加活性炭的试验组产气高峰期比不添加活性炭组提前，且添加量越多，产气高峰期越早。

如果累积气体产量达到总气体产生时间的80％，则可以获得实验的HRT。没有活性炭实验的HRT约为66d;干物质质量为1％的HRT约为58d;添加干物质质量5％活性炭实验的HRT约为42d;用10％干物质质量的活性炭实验的HFT约为35d。添加活性炭有利于缩短猪粪干法发酵的HRT，随着活性炭用量的增加，猪粪干法发酵的HRT也会越来越短。

2.4产气效率比较

试验组用8g活性炭（占发酵干物质的10%），试验组用4g活性炭（占发酵干物质的5%），试验组用0.8g活性炭（占发酵干物质的1%），试验组不含活性炭分别为411。

440 ml·g-,392 ml·g-1和391 ml·g 1.通过对表4的参数比较，表明5%干重的活性炭实验组和10%干质的活性炭实验组的参数均优于非活性炭实验组。然而，添加1%干料质量的活性炭组参数与非添加活性炭组的参数并无差异。以5%干性物质质量的活性炭实验组为指标，发酵气体生产效率最高。因此，当活性碳添加到一定数量时，有利于提高猪粪黑膜沼气池厌氧干燥发酵的效果，而不是添加活性碳时尽可能好。

3结论

主要研究结果如下：(1)当活性炭用量达到一定量时，有利于提高猪粪黑膜沼气池厌氧干发酵的效果。当活性炭用量过小时，效果不明显，但并不是活性炭投加量越多，效果越好。

当加碳量为发酵系统干物质的5%时，产气效果最好。

（2）干物质质量分别为发酵体系0％，1％，5％和10％的活性炭实验组的HRT分别为66d，58d，42d和35d。活性炭实验组的HRT高于未添加的活性炭实验组。低添加活性炭可提前提高黑膜沼气池猪粪干法发酵产气量，从而缩短猪粪干发酵的HRT;加入活性炭越多，峰值气体产生时间越早，HRT越短。

摘自《中国沼气》2018第1期 郑盼 尹芳 张无敌 赵兴玲 吴凯 王昌梅 柳静 杨红

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