不同接种量对玉米桔秆发酵的影响

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  摘要:本试验以玉米秸秆作为原料,改变接种比例,在温度38℃条件下采用批量发酵工艺进行高浓度厌氧发酵,研究不同接种量条件下的产气效果。试验表明:接种物与玉米秸秆TS的比例为1.10,VS的比例为0.7g时,厌氧发酵产沼气的效果最佳,TS产气率为412ml/g,VS产气率为470ml/g。
  关键词:玉米秸;干发酵;接种量;产气率
  
  我国是一个农业大国,农作物播种面积居世界第一位,每年秸秆产量大约有7亿t,居世界前列。但大量秸秆的随地堆弃和任意焚烧。造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题;而利用秸秆进行发酵产沼气,不仅从源头上减少随地堆弃和任意焚烧带来的一系列问题,而且可以产生大量的有机生态肥——沼渣。沼渣中含有丰富的有机物和多种营养元素,是良好的土壤改良剂。
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  1.材料与方法
  
  1.1 材料与试验装置
  玉米秸取自杭州郊区某农场,经切碎后(2~3cm左右)待用。厌氧污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的TS与VS见表1。厌氧装置采用自制的1.5L发酵装置,厌氧消化瓶产生气体使排水集气瓶中的水压入集水计量瓶中,记录集水计量瓶中的排水体积即产沼气体积,试验装置见图1。
  
  
  1.3 分析项目及方法
  TS和VS采用常规方法。pH值采用精密试纸法。每天定时测定发酵产气量,即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪及根据沼气燃烧的火焰颜色参照OH4含量标准卡联合检测CH4浓度。
  
  2.结果与讨论
  
  2.1 发酵前后的相关测定及分析
  发酵前后的TS、VS及pH值变化结果见表3。发酵前后C组的TS、VS含量下降最多(分别为26.53%,30.99%),B组次之(分别为24.69%,28 53%),A最小(分别为18.05%,25.19%)。发酵后的pH值较发酵前都有略微提高,各试验组的pH值都在微生物适应的范围内波动,厌氧发酵正常,没有出现酸抑制现象。
  
  
  A组的总产气量和净产气量最少(分别为35860ml和30476ml),TS、VS产气率也是最小的(分别为362ml/g和412ml/g),但甲烷含量最高,可达到72.77%;B组的净产气量和TS、VS产气率次之(分别为34782ml、412ml/g、470ml/g),甲烷含量为67.38%;C组的净产气量和TS、VS产气率最大(分别为35124ml、416 ml/g、475ml/g),但甲烷含量为64.27%;这表明增大厌氧污泥和玉米秸的混合比例可以提高产气量和产气率,但甲烷含量有所降低。综合考虑,厌氧污泥和玉米秸质量比8:1(TS比1.10、VS比0.69)时,厌氧发酵产沼气的效果最佳。
  
  3.结论
  
  经试验测定,在温度38℃、未经预处理批次进料高浓度发酵的条件下,加大接种量能够缩短厌氧发酵时间、加快产气高峰的出现、提高产气率,但接种量达到一定程度时,原料产气率会到达一定极限。以厌氧污泥为接种物,玉米秸为底物,两者TS比1.10、VS比0.69(发酵TS浓度为18.26%)时,厌氧发酵产沼气的效果最佳,玉米秸的TS产气率为41 2ml/g,VS产气率为470ml/g,沼气中甲烷平均含量为67.38%。
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