菠蘿皮發(fā)酵產(chǎn)沼氣實(shí)驗(yàn)研究

菠蘿皮發(fā)酵產(chǎn)沼氣實(shí)驗(yàn)研究

0加工產(chǎn)品內(nèi)容單一杏仁又名鳳陽(yáng)，是著名的亞熱帶水果，其風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高。目前，龍眼加工產(chǎn)品主要是龍眼糖袋。在加工過(guò)程中，50%60%的龍眼皮被加工廠浪費(fèi)，不僅浪費(fèi)了大量資源，而且損害了生態(tài)環(huán)境。對(duì)菠蘿皮的利用國(guó)內(nèi)外做了許多研究,本實(shí)驗(yàn)主要研究不加堿和加堿處理菠蘿皮時(shí)產(chǎn)沼氣的潛力。1實(shí)驗(yàn)材料和方法1.1發(fā)酵原材料發(fā)酵原料菠蘿皮,經(jīng)測(cè)定TS為20.17%,VS為95.12%,pH值為3.87。1.2嫁接取自本實(shí)驗(yàn)室豬糞為原料富集的接種物,TS為14.89%,VS為77.47%,pH值為7.10。1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制1000mL實(shí)驗(yàn)型水壓式厭氧消化裝置,用水浴控溫在25℃。1.4種物及接種物的調(diào)靜本實(shí)驗(yàn)設(shè)2個(gè)實(shí)驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組,重復(fù)設(shè)3個(gè)平行實(shí)驗(yàn),配料如下:實(shí)驗(yàn)組1:300g接種物,50g菠蘿皮(未加石灰水,pH值為3.87),補(bǔ)加沼液至1000mL。實(shí)驗(yàn)組2:300g接種物,50g菠蘿皮(加石灰水調(diào)至pH值為7.5),補(bǔ)加沼液至1000mL。對(duì)照組:300g接種物,加40mL水,補(bǔ)加沼液至1000mL。1.5發(fā)酵溫度及接種物測(cè)定總固體含量(TS)、揮發(fā)性固體含量(VS)采用常規(guī)分析法,測(cè)定原料接種物,以及發(fā)酵前后料液的TS、VS。TS:105±5℃的恒溫箱中烘至恒重;VS:550±20℃馬弗爐中灼燒至恒重。發(fā)酵溫度:恒溫水浴控溫t=25℃。pH值:采用pH計(jì)測(cè)定原料、接種物以及發(fā)酵前后料液的pH值。甲烷含量:利用奧氏氣體分析儀測(cè)定。產(chǎn)氣情況記錄:本實(shí)驗(yàn)采用水壓式法收集沼氣,從實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)的第一天起,每天定時(shí)記錄各套裝置的產(chǎn)氣量,2～4d測(cè)一次甲烷的含量。2結(jié)果與分析2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論本實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了23d,對(duì)沼氣發(fā)酵前后發(fā)酵料液的TS、VS和pH值進(jìn)行了分析,結(jié)果見(jiàn)表1;實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組實(shí)驗(yàn)產(chǎn)氣量見(jiàn)表2;圖1為產(chǎn)氣變化曲線圖;圖2為菠蘿皮的沼氣中甲烷含量。2.2不同強(qiáng)化方法對(duì)沼氣的消化效果從表1可以看出,發(fā)酵前后實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的料液中TS、VS含量都有不同程度的降低。這說(shuō)明在發(fā)酵過(guò)程中,原料被不同程度地消化并產(chǎn)生沼氣。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以看出,對(duì)于實(shí)驗(yàn)組1(未加堿),其原料的TS利用率為10.70%,VS利用率為8.88%;而實(shí)驗(yàn)組2(加堿),其原料的TS利用率為11.21%,VS利用率為8.21%。兩組實(shí)驗(yàn)的TS、VS利用率變化不大。對(duì)于對(duì)照組,其TS、VS含量本身發(fā)生了變化,但變化量小,產(chǎn)生了少量的氣體。2.3菠蘿皮產(chǎn)氣曲線從表1可以看出,發(fā)酵過(guò)程前后pH值變化情況來(lái)看,實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的pH值均沒(méi)有明顯變化,并處于厭氧發(fā)酵的正常范圍內(nèi),但從圖1可以看出,未加堿的產(chǎn)氣曲線說(shuō)明菠蘿皮第一階段產(chǎn)氣的同時(shí),不斷產(chǎn)生有機(jī)酸,pH值降低抑制了甲烷細(xì)菌的活動(dòng),從而產(chǎn)氣下降,以后隨著氨化作用產(chǎn)生緩沖劑氨,pH值上升,從而出現(xiàn)第二階段產(chǎn)氣。2.4mm.33mm/d表2、圖1和圖2表明加堿和未加堿的菠蘿皮產(chǎn)氣效果均較好,平均日產(chǎn)氣量分別為269.86mL/d(22d計(jì))和255.43mL/d(23d計(jì))。兩者發(fā)酵實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)非常快,第一天就達(dá)到了日產(chǎn)氣量高峰,分別為920mL和520mL,兩者隨著水溶性物質(zhì)被微生物逐漸消耗,產(chǎn)氣量下降,加堿組產(chǎn)氣量逐漸下降,而未加堿組產(chǎn)氣量急速下降,由于產(chǎn)生了有機(jī)酸,以后隨著氨的產(chǎn)生及渣中的有機(jī)物被微生物分解為揮發(fā)性酸等,低分子化合物轉(zhuǎn)化為甲烷,從而出現(xiàn)第二個(gè)產(chǎn)氣次高峰。2.5未加堿與甲烷含量的比較從圖2可以看出,加堿組和未加堿組最大甲烷的含量基本相等。1～12d中加堿組的甲烷含量高于未加堿組,因?yàn)槲醇訅A組有機(jī)酸多,產(chǎn)生的CO2也多,13～23d中加堿組的甲烷含量低于未加堿組,因?yàn)槲醇訅A組氨的產(chǎn)生抑制有機(jī)酸,產(chǎn)生的CO2少。這與圖1沼氣的曲線基本相符。3結(jié)論(1)以葡萄皮為原料，在25c下℃環(huán)境溫度下,加堿和不加堿都可以進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。(2)甲烷含量的測(cè)定℃環(huán)境溫度下,菠蘿皮可以作為沼氣發(fā)酵原料,未加堿的產(chǎn)沼氣潛力為574.81mL/gTS,6