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本文主要研究猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪在发酵过程中产气量,以及温度、接种率、原料添加量和兽药对发酵进程的影响,为动物废弃物的资源化利用提供指导。
粪便厌氧产气试验设猪粪组、牛粪组、鸡粪组、鸭粪组和1个对照组,在有效容积为1000mL的玻璃厌氧发酵罐中室温下发酵20天,定期测定产气量和发酵液成分。猪粪厌氧发酵优化试验选择环境温度、接种率和原料添加量为三因子,每因子设三水平进行正交试验。兽药影响猪粪发酵试验共设4个处理和1个对照,兽药处理组浓度分别为四环素25mg/L、四环素50mg/L、磺胺对甲氧嘧啶25mg/L、磺胺对甲氧嘧啶50mg/L。
主要研究结果如下:
(1)在同等条件下猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪经过20天的厌氧反应后,总产气量从大到小排序为牛粪>鸭粪>猪粪>鸡粪,分别为2649,2515,1964,1278mL;与总产气量相似,上述粪便厌氧发酵TS降解产气率分别为47.60、45.23、37.27和33.49mL/g。
(2)猪粪在厌氧发酵过程中易发生酸化,从而导致产气量下降,后由于氨氮含量升高使得pH值回升,恢复产气;牛粪和鸭粪虽然前期产气慢,但持续时间长,产气稳定,不易发生酸化,更利于产气;鸡粪在厌氧发酵过程中因氨氮含量太高抑制产气。
(3)在所研究的三个因子中,影响猪粪厌氧发酵的显著因子是温度(P<0.05)。猪粪厌氧产气最高的的组合是温度55℃、接种率30%、原料添加量100g,产气量达8899mL;TS降解率最好的组合为温度55℃、接种率30%、原料添加量80g,降解率达85.54%。
(4)兽药明显抑制猪粪厌氧发酵过程的产气量,产气量大小顺序为对照>四环(25mg/L)>四环(50mg/L)>磺胺(25mg/L)>磺胺(50mg/L),分别为4585,3776,3541,33 16,3223mL。在发酵初期,兽药起始浓度高能明显抑制发酵液中有机物质的水解。
综上所述,猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪发酵液经过20天的厌氧消化后,甲烷产量顺序为:牛粪>鸭粪>猪粪>鸡粪。温度对猪粪厌氧产气有显著影响,在温度55℃、接种率30%、原料添加量100g下,猪粪厌氧产气最高。发酵过程物料pH值和氨氮变化是影响畜禽粪便发酵进程和产气量的重要因素。四环素和磺胺对甲氧嘧啶明显抑制猪粪厌氧发酵过程的产气量,抑制作用存在剂量效应。