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牛粪分离液和玉米秸秆不同混合比例对厌氧发酵的影响

2021-01-04许从峰赵铎王海鹏申贵男袁媛高亚梅魏丹晏磊王伟东

黑龙江八一农垦大学学报 2020年6期

许从峰,赵铎,王海鹏,申贵男,袁媛,高亚梅,魏丹,晏磊,王伟东

(1.黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,大庆 163319;2.北京市农林科学院植物营养与资源研究所)

牛粪中经过瘤胃未消化的粗纤维占总固形物含量的50%以上,难于被厌氧微生物直接利用,致使牛粪厌氧发酵速度差异明显,整体发酵效率低,不利于生物质能源产业的发展[1-2]。用螺旋机对粪污进行固液分离预处理,能有效减少分离液中粗纤维和COD含量,降低黏度,使其成为厌氧发酵的优势原料,是规模化奶牛场粪便预处理的普遍措施[3-4]。

混合厌氧发酵是一种将两种或两种以上的发酵物料放入同一厌氧发酵装置内进行发酵的方式,不同性质的物料混合可以为微生物提供均衡的营养物质、微量元素[5-7],克服单一发酵原料产气慢、发酵效率低等缺点[8-9],是农业废弃物资源化的研究热点之一。厌氧发酵主要包括:水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段,其中水解酸化阶段是厌氧发酵的主要限速步骤[10-11],混合物料能调节发酵起始阶段底物的酸碱度,增强缓冲能力,使产气高峰提前[12-13]。一般认为,发酵原料的C/N 在25 左右最适宜微生物的生长[14-16],秸秆的C/N 偏高,牛粪分离液偏低,将不同物料混合能显著改善C/N,促进木质纤维素的降解,提高发酵潜力[17]。虽然发酵原料中的碳素最终转化为CO2和CH4,但是微生物是整个过程中主要的执行者,它的功能和活性与甲烷产量密不可分,混合发酵有助于挥发性脂肪酸的积累[18],增加微生物多样性,有利于厌氧发酵的进行[19]。……

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