| 【摘要】 | 為深入探討堆肥預處理對秸稈厭氧發酵產沼氣的影響,分別以堆肥0d(T1)、3d(T2)、6d(T3)和9d(T4)的麥秸與奶牛廢水混合物(質量比1:2)為原料進行厭氧消化實驗.結果表明,堆肥造成麥秸干物質(TS)大量損失,堆肥3,6,9d 麥秸TS 損失率分別為2.63%、11.46%和20.00%,各處理間差異顯著,堆肥后麥秸纖維素結晶程度增強;厭氧發酵后,T1、T2、T3 和T4 的TS 產氣量分別為377.50,388.85,354.71,353.65mL/g,考慮到堆肥過程中麥秸TS 的損失,T2、T3 和T4 的TS 產氣量僅為T1 的100.30%、83.19%和77.59%;各處理麥秸產氣中甲烷含量差異不顯著(P=0.3681);堆肥后麥秸產氣速率和氣峰值均增加,T2、T3 累積產氣量達到總產氣量80%的時間較對照提前了8d 和2d,T2 產氣峰值較對照增加了2.65mL/d,但堆肥9d 麥秸產氣速率和產氣峰值反而降低;厭氧發酵后麥秸TS 和揮發性固體損失率均隨著堆肥時間的延長而降低. |
| 【部分正文預覽】 | 厭氧消化產沼氣是實現秸稈資源化和減量化的重要途徑之一[1-4].由于秸稈中木質纖維素含量較高,而木質素在厭氧條件下不能被厭氧微生物分解[5],纖維素的結晶部分在厭氧條件下又很難被厭氧微生物分解破壞[6],加之秸稈C/N 比較高,導致秸稈直接厭氧發酵的生物轉化率較低、產氣緩慢、產氣周期長.為提高秸稈厭氧生物轉化率,國內外學者在秸稈預處理方面進行了大量研究[7-8].堆肥預處理因其預處理成本低、操作簡單方便、可實現秸稈厭氧發酵快速啟動等受到國內外學者的廣泛關注[9].方文杰等[10]比較了不同預處理后稻秸的產氣效果,指出堆漚作為稻秸預處理技術,不僅操作簡便且可大幅度提高其厭氧消化產氣效率.李冰冰等[11]研究表明,堆肥預處理可以提高木質纖維原料產氣中甲烷含量,最高可提高70%.但是,高白茹等[12]研究表明,堆肥預處理并不能提高稻秸產氣量和產氣中甲烷含量,但可以提高容積產氣率,縮短產氣周期.從已有研究來看,對堆肥預處理促進木質纖維原料厭氧產沼氣的效果褒貶不一,其根源在于堆肥時間的控制上,通過優化堆肥時間達到秸稈木質纖維結構破壞與減少有機物損失的統一,還未見這方面的研究報道.
近年來,隨著奶牛養殖規模的不斷擴大,奶牛廢水的處理問題成為影響奶牛養殖業健康發展的障礙[13].奶牛廢水中氮素含量較高,C/N 比較低,且含有一些易分解有機物,秸稈的C/N 比較高、含水率低,將奶牛廢水與秸稈混合發酵,不但可以提高秸稈產氣,而且可以減少秸稈厭氧發酵過程中水的用量,解決了奶牛廢水的處理問題,具有很好的經濟效益和環境效益.
本研究選擇奶牛廢水與麥秸混合好氧堆肥第0,3,6,9d 的物料為原料進行厭氧消化實驗,對堆肥前后奶牛廢水與麥秸混合物料的理化特性、厭氧發酵的產氣特性、厭氧發酵前后麥秸理化特性以及物質結構的變化等進行了研究,以期確定堆肥預處理的最優時間,為秸稈沼氣工程和奶牛場廢水處理提供參考. |
