牛粪中温厌氧发酵高效处理工艺的研究

国中国奶才2016·1ENVIR0NMENTPR0TECTION牛粪中温厌氧发酵高效处理工艺的研究祁君(新疆莎车县畜牧兽医站，莎车844700)中图分类号：$817．5文献标识码：A文章编号：1004—4264(2016)01—0052—04摘要：本试验研究了牛粪中温厌氧发酵工艺，探索牛粪中温厌氧发酵的高效条件，以达到高产气量的目的。试验采用自主设计的批量恒温发酵装置，在相同发酵浓度、同等体积及相同温度的条件下，通过测定COD、产气量和细菌总数研究了不同方法处理污泥、添加纤维素酶和不同接种时间对发酵效果的影响。结果表明，在加纤维素驯化污泥、添加纤维素酶及18d接种条件下，沼气产量有所提高。关键词：牛粪；污泥；厌氧发酵；纤维素酶随着我国经济快速发展，能源危机和环境污染问题越来越突出，引起人们普遍关注。由于厌氧发酵技术具有能源开发(生产沼气)和环保效益，因此得到广泛而深入的研究【_]。厌氧发酵技术虽然历史悠久，但大多数以家庭模式自然发酵为主，由于厌氧发酵过程受大量微生物、原生动物以及真菌的调控，反应机理复杂，如果不严格控制反应参数，则会出现转化率低、沼气品质不纯等问题]。新疆地区受自然条件的影响，沼气普及率很低，为了推广沼气技术，需要寻找出沼气发酵的优化条件，由此开发出一条具有新疆地区特色的生产清洁替代能源的有效途径[3】。厌氧发酵又称厌氧消化或厌氧生物处理，是在厌氧条件下由微生物共同作用使有机物分解成CH和CO的过程。在1972年，安特Bryant等人提出了厌氧发酵三阶段理论】(图1】。有机物质发酵萄长链脂肪酸醇类产氢，I产I乙酸细菌产细菌cH4I：水解II：产氢，产乙酸III：产甲烷图1厌氧发酵三阶段新疆是我国重要的畜禽养殖基地之一，据测算，当畜禽粪便及污水总量超过10亿t，如果处理不当使收稿日期：2015—06—30I52其中25％流失到水体中，则相当于8．7t的化学需氧量(Chemistryoxygendemand，COD)释放到水里，相当于一定规模的工业污染物的排放量】。而利用厌氧发酵技术对畜禽粪便进行处理，则可消除污染，并具有产生能源和可综合利用等众多优点。其发酵产物不仅是优质的农作物有机肥料，而且因含微生物、氨基酸等活性物质，经过后续处理可作为优良的动物饲料[6]。本研究以实验室规模研究牛粪中温厌氧发酵高效处理工艺，为用户生产沼气提供参考。1材料与方法1．1材料1．1．1发酵原料试验用接种物(种泥)取自新疆农一师九团某鱼池底部污泥，牛粪取自塔里木大学动科院实验站。1．1_2试验试剂O．01moI／L草酸钠溶液，0．01moI／L高锰酸钾溶液，1：3硫酸溶液(V／V)，乙酸，吕氏美蓝染液等。1．1．3试验器材FA2004N电子天平(上海精密科学仪器有限公司)，电热鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)，温控仪(奥特温度仪表厂)，DK一$24电热恒温水浴锅(上卞圈奶才2016·1ENVIRONMENTPROTECT10应用效果。本试验结果显示，添加纤维素酶的确有助于产气量的提高，但是纤维素酶成本高，只适合小规模使用。本试验仅是一个初步探索性试验，还有待以后在纤维素酶生产工艺上有所突破，降低生产成本，使其大规模推广。3．3接种时间对发酵的影响对于相同物料，由于接种物——沼液处于不同的发酵阶段，对产气特性的影响也是不同的。发酵料液发酵早期，由于内部还有充足的营养，所含的水解发酵菌、产氢产酸菌及产甲烷菌等微生物的数量较多，且都具有很好的活性，所以产气量高且稳定[1”。发酵料液经长时间的发酵，营养几乎全部消耗完，微生物处于相对饥饿状态，即贫营养状态，细胞为生存而挣扎，消耗内部大部分能量和一些不必要的生物大分子，能量储存很少，代谢活率很低，对有机物的代谢速率也很低，此时则需续料。潘云霞等研究结果表明，发酵20d后的接种反应速度快。产气量大。这与本试验18d接种的研究结果相近。4结论用添加纤维素驯化污泥作接种物进行发酵沼气。有较高的产气量。污泥活性高低顺序为：添加固纤维素驯化的>驯化的>未处理的，此顺序与其对应的发酵产气量的高低顺序相同。恒温18d接种发酵有利于稳定产气，提高原料利用率。添加纤维素酶发酵较不添加的产气量有较明显的提高。参考文献[1]张学才，陈明功．城市有机生活垃圾的生物汽化U]淮南工业学报，2000，20(2)：34—37．[2]周孟津，张榕林，蔺金印．沼气实用技术【M]．北京：化学工业出版社．2009．[3]袁雅梅，李伟国，陈谦，等．抓住机遇加大力度开创团场沼气生态建设事业的新局面田中国沼气，2005，23(2)：51～53．[4]陈坚．环境生物技术[MJ．北京：中国轻工业出版社，1999，127—128[5]姚向君，郝先荣，郭宪章．畜禽养殖厂能源环保工程的发展及其商业化运作模式的探讨lI1_农业工程学报2002，