猪粪成分分析与热值模型的构建

《猪粪成分分析与热值模型的构建》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中农业大学2013届硕士研究生学位论文420033003000年份图1．12008-2012年湖北省生猪出栏量及增长速度Fig．1-1SlaughterpigsandthegrowthrateinHubeiProvincein2008-2012养猪业的不断发展，在满足人民对猪肉日益增长的需求的同时，也使猪粪的排放量也不断增加，据统计，仅2009年我国规模化养殖畜禽粪便排放总量约8．37亿t，其中2．08亿t为生猪粪尿，约占总排放量的1／4。猪粪中含有大量未被消化的有机质和矿物质，如果不及时处理，在高温下会发酵和分解产生H2S、NH3、C02

2、、CI-h等有害气体，对空气造成严重污染，使动物和人群的抵抗力下降，频频爆发呼吸道疾病；猪粪和冲洗猪粪的污水含有N、P及粪渣等物质，既可能使湖泊富营养化，又可能渗入污染地下水，导致地下水中的N02"和N03-浓度升高，人若长期大量饮用，也有可能会致癌；猪粪小还含有大量的钠盐、钾盐等，如果直接应用于农田，过量的钠盐、钾盐通过反聚作用会造成土壤结构破坏，通透性降低。同时为防病和促进畜禽牛长的需要，养殖者大量使用疫苗、抗生素、激素、金属微量元素如铜、铁、锌、锰等，甚至非法添加砷、汞、铅、镉等元素，长期积累也可能造成土壤的重金属污染。因此畜禽粪便，尤

3、其是猪粪的合理有效利用对于社会的可持续发展有着重要的意义。1．1．2畜禽粪便的利用途径目前，解决畜禽粪便污染的对策主要有以下几种模式，即肥料化再利用模式、饲料化再利用模式、能源化再利用模式和栽培食用菌利用模式等。(I)肥料化再利用畜禽粪便中含有大量未消化的氮、磷、钾等营养元素和有机物，适量施用对于改善土壤结构、提高±壤肥力和提高农作物产量有着重要意义。堆肥的最终产物比较干燥，且臭气较少，容易包装，施用比较方便。但是在处理堆肥的过程中有NH3的猪粪成分分析与热值模型的构建排放，不能完全控制臭气，处理所需要的时间比较长，需要的场地也较大。(2)饲

4、料化再利用畜禽粪便不仅可以作为优质的有机肥料，还是畜禽饲料的重要来源之一，畜禽粪便中的粗蛋白、脂肪、矿物元素等含量较多，特别是鸡粪中含有大量未被消化的粗蛋白、矿物质元素、粗脂肪、维生素和大量的碳水化合物，经过加工处理可成为较好的饲料原料。目前利用畜禽粪便做饲料的主要方法包括：直接利用法、青贮法、脱水干燥法、生物处理法、化学处理法等。但畜禽粪便作饲料时存在能量低、矿物质含量较高等问题。同时，畜禽生产过程中会大量使用各种添加剂，其中大部分会残留在粪便中，当这些含有大量残留添加剂的粪便再作为饲料使用时，可能会出现严重超标甚至中毒的问题，所以目前发达

5、国家已不提倡使用畜禽粪便作饲料。(3)能源化再利用畜禽粪便中的碳、氢、氧、氮、硫是构成有机污染物的主要元素，同时也是影响其热值的主要元素。畜禽粪便的能源化再利用可以分为直接燃烧，如草原上的牧民将牛粪收集起来直接燃烧取暖；乙醇化利用，即将木质纤维素进行预处理，使其转化为糖，再进一步转化成酒精；沼气化利用，利用受控制的厌氧细菌分解，将有机物转化为酸，再将有机酸转化为甲烷和二氧化碳；发电利用，将畜禽粪便以无污染的方式焚烧发电，燃烧过程中所产生的灰分还可以再利用，作为优质的肥料；热解利用，畜禽粪便在缺少氧气或者没有氧气的条件下热降解，最终可以生产固、

6、液、气三种产物，从而得到利用。(4)栽培食用菌利用畜禽粪便中通常含有丰富的有机物质和氮、磷、钾等营养元素，加入一定比例的辅料堆制发酵后，可以栽培食用菌。在畜禽粪便中加入含碳量较高的秸秆来调节碳氮比，再添加适当的无机肥料、石膏等，堆制后可作为培养基栽培食用菌。1．1．3课题研究的意义猪粪在能源化再利用过程中，特别是热转化技术中，对粪便原料的特性有严格的要求。本课题主要是以湖北省内的生猪粪便为研究对象，参照美国ASTM标准和煤的工业分析方法(GB／T212．2001)对生物质秸秆进行工业分析、元素分析和热值分析。工业分析(proximateana

7、lysis)主要包括对猪粪制备样的水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)、固定碳(FC。d)测定，在工业成分中，含水率越高燃烧过程中热量的损失越大，灰分会影响固体产物的发热量，能够作为衡量粪便炭中金属盐多少的标准，可燃组分通常存在于挥发分中，因此猪粪中挥发分所占的比例对可燃气体的热值存在一定的影响：元素分析(Ultimateanalysis)的指标主要包括氮、碳、氢、硫、氧五种元素；热值分析(Cabrificvalueanalysis)则主要包括两个指标，即高位热值和低位热值。元素分析和热值分析结果能够反映出生物质热化学反应的潜力，气化、华中农

8、业大学2013届硕士研究生学位论文热解、燃烧利用过程的核心是碳、氢、氧3种元素及其化合物之间的反应，还原反应越充分，可燃气含量越高，气化效果越好。因此作者对猪粪进行