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摘要：筛选出了具有耐低温和分解秸秆性能的菌种，并经复合成为沼气发酵菌剂。在试验基地对该菌剂的冬季应用效果做了试验验证，分别在采用保温材料、暖棚以及太阳能措施的沼气池内添加菌剂，考察不同条件下菌剂对沼气产量的影响。试验结果表明，各组试验池产气量提高38.2％-45.5％，平均日产气量可达O.47—0.80m3。对沼气池采取保温升温措施并添加高效微生物菌剂，可显著提高沼气池的水温和产气量。确保沼气池在冬季正常使用。
关键词：菌种；发酵；保温；沼气产量
中图分类号：S216.4 文献标识号：A 文章编号：1001—4942(2010)08—0057—04
截至2006年底，全国已建成户用沼气池2 200万个，“十一五”期间，全国每年以300－500万户的速度发展。这些户用沼气池全部采用常温发酵。在我国北方，冬季寒冷的气候使沼气池运行困难，沼气技术难以推广。而我国南方也同样存在沼气池“越冬”难的问题。其原因是一些地区全年大约有2—3个月的时间气温在10℃以下，这样的温度条件下大部分沼气发酵微生物的生长代谢处于抑制状态，微生物在沼气发酵中的作用受到很大的限制，导致沼气池产气率下降或不产气。要使户用沼气池冬季能够产气使用，首先必须采取必要的保温升温技术，如太阳能加热制沼气、暖棚、覆盖等保温措施，使池内发酵料液温度达到10℃以上。同时利用生物技术手段，筛选、驯化和培育耐低温沼气发酵微生物菌种，是解决沼气池冬季产气问题的有效途径，并且有巨大的市场潜力，然而国内开展耐低温菌研究几十年，一直没有取得大的进展。
本课题组通过大量工作，筛选出了具有耐低温和分解秸秆性能的菌种，并经复合成为沼气发酵菌剂(专利号：CN200810140100.7)。在试验基地对该菌剂的冬季应用效果做了验证试验，分别在采用保温材料、暖棚以及太阳能措施的沼气池内添加菌剂，考察不同条件下菌剂对沼气产量的影响。
1 材料与方法
1.1供试材料 试验基地设在项目协作单位泰安市义德隆新能源设备制造有限公司院内。在试验基地修建了不同保温升温措施的10 m3沼气池，包括采用耐低温保温措施、设立暖棚、太阳能加温措施、综合保温升温措施，以未加任何保温措施的沼气池为对照池。每种类型的沼气池有三口，发酵原料、发酵工艺、日常管理等均保持一致，其中两池加入菌剂，另一池不加菌剂作为对照。考虑到各重复之间的差异，加菌池数据取两池平均值。菌剂的投加量为300 ml发酵原液。发酵原料为牛粪，总固体含量为9％。2009年10月15日投料，11月1日加入菌剂并开始记录数据，2010年3月1日试验结束。
1.2仪器及测定方法
1.2.1试验仪器探针式测温仪、l.6 m3膜式燃气表(浙江宁海蓝宝石燃气表具厂)、广谱pH试纸、沼气净化调压器等。
1.2.2测定指标及方法发酵液水温、产气量、pH值的测定方法：产气量和水温5日测定一次，测水温时由水压间将探针伸入沼气池主池，测定点约在水面下1 m处。同时测定发酵液pH值，以监测沼气池的发酵情况，并及时进行调整。
1.3试验池保温措施
1.3.1采用塑料暖棚保温依照日光温室的模式，在沼气池的北侧砌砖墙，墙高2 m，东侧和西侧砌拱形墙，用塑料薄膜封顶覆盖沼气池。
1.3.2 保温技术 采用本课题组的专利技术——新型耐低温沼气池。在沼气池池拱部分内、外墙之间设置保温层，保温层内填充聚苯颗粒作为保温材料，保温材料厚度不低于5 tin。
1.3.3采用太阳能加温装置选用曲面深槽太阳能作为沼气升温装置，该太阳能为中高温太阳能。太阳能热水器采用15根真空管加热，储水器容积为230 L，沼气池内安装太阳能盘管，并配备循环泵及其它管件等相关设施。沼气池加热循环采用自动控制，热水器水温高于30~C自动开启循环泵。
2 结果与分析
2.1 暖棚沼气池内加入菌剂对沼气产量的影响
从图1可以看出，采用暖棚措施的沼气池冬季水温保持在较高的水平，三池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为18.2、18.6、18.3℃，随着气温的降低，各池水温呈缓慢下降趋势，于1月中下旬达最低值，分别为13.1、13.1、13.3℃。各池水温的变化显著影响沼气产量的变化，产气量随水温的变化呈先下降后上升的趋势。在试验池水温大体一致的情况下，加入菌剂的试验池沼气产量明显高于未加菌剂的对照池。加菌池日产气量最高值为0.82、0.85 m3，对照池最高值为0.65 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.46、0.48 m3，对照池最低值为0.29 m3。整个试验期间加菌池都表现了很好的增产效果。
2.2 采用保温材料的耐低温沼气池加入菌剂对沼气产量的影响
从图2可以看出，采用保温材料的耐低温沼气池体现了较好的保温效果，水温变化平稳，与另外几组试验池相比水温的变化在时间上有一定的滞后。三个试验池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为17.6、17.8、17.3℃，随着气温的降低，各池水温呈缓慢下降趋势，于2月初达最低值，分别为12.8、13.O、12.5℃。各池产气量的变化比较平缓，随水温的变化呈缓慢先下降后上升的趋势。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为0.76、O.81 m对照池最高值为O.62 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.35、O.40 m3，对照池最低值为0.25m3。相对来说，耐低温沼气池与暖棚措施相比，水温和产气量稍差。
2.3 采用太阳能加温措施的沼气池加入菌剂对沼气产量的影响
从图3可以看出，采用太阳能升温措施的沼气池水温和产气量均较高。三个试验池水温差别不大，但各池在时间上随着气温的变化波动明显。这是由于太阳能热水器受天气的影响较大，连日阴雨天可能影响池内水温的稳定性。试验初期水温最高值三池分别为19.2、18.8、19.5℃，随着气温的降低，各池水温呈波浪式下降趋势，于1月下旬达最低值，分别为13.5、13.3、13.8℃。各池产气量的变化也有一定的波动，但总体维持在较高的水平上。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为1.04、1.01 m3对照池最高值为O.78 m3；加菌池日产气量最低 值分别为0.64、0.60 m3，对照池最低值为0.40m3。试验前期菌剂的作用相对更明显。
2.4普通沼气池加入菌种对沼气产量的影响
从图4可以看出，未采用保温措施的沼气池水温和产气量均维持在较低的水平上，三个试验池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为17.3、17.2、17.1。C，随着气温的降低，水温下降明显，于1月底2月初达最低值，分别为11.5、11.7、12.O℃。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为O.76、O.8lm3，对照池最高值为0.64 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.28、0.32 m3，而对照池最低值为O.17 m3。可以看出，在偏低温的情况下，菌剂的作用比较明显，可以显著提高冬季沼气产量。
2.5各种保温措施沼气池加入菌剂效果对比
从表1可以看出，采用的各种保温升温措施均可不同程度地提高沼气池水温和产气量。总体而言，太阳能加温措施的升温效果最好、产气量最高，暖棚措施和耐低温沼气池稍差。在冬季偏低温的情况下，沼气池水温每提高1℃，沼气产量将会有较大的提高。高效微生物菌剂的加入可显著提高沼气池的产气率，水温越高，菌剂的增产效果越好。因此，户用沼气池在冬季应尽可能采取一些保温措施，如暖棚、覆盖秸秆等简易设施即可取得良好的效果。各组试验池产气量提高38.2％～45.5％不等，平均日产气量可达O.47～O.80m3
根据我们对山东各地调查的情况，普通农户一天O.4～0.5 m3沼气即可满足需要，这是因为进入冬季以后大部分农户均生炉取暖，烧水、煮粥等耗时久的烹饪使用煤炉，沼气灶通常只做炒菜之用。因此，冬季添加高效微生物菌剂，可明显提高沼气池的产气量，确保沼气池正常使用。
3 小结
3.1 通过对不同保温措施下沼气池内添加菌剂与否进行对比，验证了本课题组筛选的菌剂在冬季促进产气的高效性。试验进行期间跨越了当地整个冬季时段，在冬季的4个月里沼气菌剂始终保持着稳定的促产气效果。
3.2试验结果表明，对沼气池采取适当的保温升温措施，同时添加高效微生物菌剂，可显著提高沼气池的水温和产气量，确保沼气池在冬季正常使用。
关键词：菌种；发酵；保温；沼气产量
中图分类号：S216.4 文献标识号：A 文章编号：1001—4942(2010)08—0057—04
截至2006年底，全国已建成户用沼气池2 200万个，“十一五”期间，全国每年以300－500万户的速度发展。这些户用沼气池全部采用常温发酵。在我国北方，冬季寒冷的气候使沼气池运行困难，沼气技术难以推广。而我国南方也同样存在沼气池“越冬”难的问题。其原因是一些地区全年大约有2—3个月的时间气温在10℃以下，这样的温度条件下大部分沼气发酵微生物的生长代谢处于抑制状态，微生物在沼气发酵中的作用受到很大的限制，导致沼气池产气率下降或不产气。要使户用沼气池冬季能够产气使用，首先必须采取必要的保温升温技术，如太阳能加热制沼气、暖棚、覆盖等保温措施，使池内发酵料液温度达到10℃以上。同时利用生物技术手段，筛选、驯化和培育耐低温沼气发酵微生物菌种，是解决沼气池冬季产气问题的有效途径，并且有巨大的市场潜力，然而国内开展耐低温菌研究几十年，一直没有取得大的进展。
本课题组通过大量工作，筛选出了具有耐低温和分解秸秆性能的菌种，并经复合成为沼气发酵菌剂(专利号：CN200810140100.7)。在试验基地对该菌剂的冬季应用效果做了验证试验，分别在采用保温材料、暖棚以及太阳能措施的沼气池内添加菌剂，考察不同条件下菌剂对沼气产量的影响。
1 材料与方法
1.1供试材料 试验基地设在项目协作单位泰安市义德隆新能源设备制造有限公司院内。在试验基地修建了不同保温升温措施的10 m3沼气池，包括采用耐低温保温措施、设立暖棚、太阳能加温措施、综合保温升温措施，以未加任何保温措施的沼气池为对照池。每种类型的沼气池有三口，发酵原料、发酵工艺、日常管理等均保持一致，其中两池加入菌剂，另一池不加菌剂作为对照。考虑到各重复之间的差异，加菌池数据取两池平均值。菌剂的投加量为300 ml发酵原液。发酵原料为牛粪，总固体含量为9％。2009年10月15日投料，11月1日加入菌剂并开始记录数据，2010年3月1日试验结束。
1.2仪器及测定方法
1.2.1试验仪器探针式测温仪、l.6 m3膜式燃气表(浙江宁海蓝宝石燃气表具厂)、广谱pH试纸、沼气净化调压器等。
1.2.2测定指标及方法发酵液水温、产气量、pH值的测定方法：产气量和水温5日测定一次，测水温时由水压间将探针伸入沼气池主池，测定点约在水面下1 m处。同时测定发酵液pH值，以监测沼气池的发酵情况，并及时进行调整。
1.3试验池保温措施
1.3.1采用塑料暖棚保温依照日光温室的模式，在沼气池的北侧砌砖墙，墙高2 m，东侧和西侧砌拱形墙，用塑料薄膜封顶覆盖沼气池。
1.3.2 保温技术 采用本课题组的专利技术——新型耐低温沼气池。在沼气池池拱部分内、外墙之间设置保温层，保温层内填充聚苯颗粒作为保温材料，保温材料厚度不低于5 tin。
1.3.3采用太阳能加温装置选用曲面深槽太阳能作为沼气升温装置，该太阳能为中高温太阳能。太阳能热水器采用15根真空管加热，储水器容积为230 L，沼气池内安装太阳能盘管，并配备循环泵及其它管件等相关设施。沼气池加热循环采用自动控制，热水器水温高于30~C自动开启循环泵。
2 结果与分析
2.1 暖棚沼气池内加入菌剂对沼气产量的影响
从图1可以看出，采用暖棚措施的沼气池冬季水温保持在较高的水平，三池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为18.2、18.6、18.3℃，随着气温的降低，各池水温呈缓慢下降趋势，于1月中下旬达最低值，分别为13.1、13.1、13.3℃。各池水温的变化显著影响沼气产量的变化，产气量随水温的变化呈先下降后上升的趋势。在试验池水温大体一致的情况下，加入菌剂的试验池沼气产量明显高于未加菌剂的对照池。加菌池日产气量最高值为0.82、0.85 m3，对照池最高值为0.65 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.46、0.48 m3，对照池最低值为0.29 m3。整个试验期间加菌池都表现了很好的增产效果。
2.2 采用保温材料的耐低温沼气池加入菌剂对沼气产量的影响
从图2可以看出，采用保温材料的耐低温沼气池体现了较好的保温效果，水温变化平稳，与另外几组试验池相比水温的变化在时间上有一定的滞后。三个试验池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为17.6、17.8、17.3℃，随着气温的降低，各池水温呈缓慢下降趋势，于2月初达最低值，分别为12.8、13.O、12.5℃。各池产气量的变化比较平缓，随水温的变化呈缓慢先下降后上升的趋势。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为0.76、O.81 m对照池最高值为O.62 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.35、O.40 m3，对照池最低值为0.25m3。相对来说，耐低温沼气池与暖棚措施相比，水温和产气量稍差。
2.3 采用太阳能加温措施的沼气池加入菌剂对沼气产量的影响
从图3可以看出，采用太阳能升温措施的沼气池水温和产气量均较高。三个试验池水温差别不大，但各池在时间上随着气温的变化波动明显。这是由于太阳能热水器受天气的影响较大，连日阴雨天可能影响池内水温的稳定性。试验初期水温最高值三池分别为19.2、18.8、19.5℃，随着气温的降低，各池水温呈波浪式下降趋势，于1月下旬达最低值，分别为13.5、13.3、13.8℃。各池产气量的变化也有一定的波动，但总体维持在较高的水平上。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为1.04、1.01 m3对照池最高值为O.78 m3；加菌池日产气量最低 值分别为0.64、0.60 m3，对照池最低值为0.40m3。试验前期菌剂的作用相对更明显。
2.4普通沼气池加入菌种对沼气产量的影响
从图4可以看出，未采用保温措施的沼气池水温和产气量均维持在较低的水平上，三个试验池水温差别很小。试验初期水温最高值三池分别为17.3、17.2、17.1。C，随着气温的降低，水温下降明显，于1月底2月初达最低值，分别为11.5、11.7、12.O℃。加菌池的产气量明显优于未加菌的试验池。加菌池日产气量最高值为O.76、O.8lm3，对照池最高值为0.64 m3；加菌池日产气量最低值分别为O.28、0.32 m3，而对照池最低值为O.17 m3。可以看出，在偏低温的情况下，菌剂的作用比较明显，可以显著提高冬季沼气产量。
2.5各种保温措施沼气池加入菌剂效果对比
从表1可以看出，采用的各种保温升温措施均可不同程度地提高沼气池水温和产气量。总体而言，太阳能加温措施的升温效果最好、产气量最高，暖棚措施和耐低温沼气池稍差。在冬季偏低温的情况下，沼气池水温每提高1℃，沼气产量将会有较大的提高。高效微生物菌剂的加入可显著提高沼气池的产气率，水温越高，菌剂的增产效果越好。因此，户用沼气池在冬季应尽可能采取一些保温措施，如暖棚、覆盖秸秆等简易设施即可取得良好的效果。各组试验池产气量提高38.2％～45.5％不等，平均日产气量可达O.47～O.80m3
根据我们对山东各地调查的情况，普通农户一天O.4～0.5 m3沼气即可满足需要，这是因为进入冬季以后大部分农户均生炉取暖，烧水、煮粥等耗时久的烹饪使用煤炉，沼气灶通常只做炒菜之用。因此，冬季添加高效微生物菌剂，可明显提高沼气池的产气量，确保沼气池正常使用。
3 小结
3.1 通过对不同保温措施下沼气池内添加菌剂与否进行对比，验证了本课题组筛选的菌剂在冬季促进产气的高效性。试验进行期间跨越了当地整个冬季时段，在冬季的4个月里沼气菌剂始终保持着稳定的促产气效果。
3.2试验结果表明，对沼气池采取适当的保温升温措施，同时添加高效微生物菌剂，可显著提高沼气池的水温和产气量，确保沼气池在冬季正常使用。