【摘要】：為了解厭氧發(fā)酵原料特性與累積甲烷產(chǎn)生量的關(guān)系,提高畜禽糞便和玉米秸稈的高效資源化利用。本研究對(duì)雞糞、豬糞、牛糞和玉米秸稈的單一物料、混合物料進(jìn)行高溫厭氧發(fā)酵試驗(yàn),對(duì)其產(chǎn)甲烷特性進(jìn)行了研究,同時(shí)研究了不同Cu、Zn含量對(duì)三種畜禽糞便(雞糞、豬糞和牛糞)與玉米秸稈混合物料厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷特性的影響。主要結(jié)論如下：(1)對(duì)不同采樣點(diǎn)雞糞、豬糞和牛糞中重金屬元素Cu、Zn、Pb、Cr、Cd和Ni含量的測(cè)定結(jié)果表明,雞糞、豬糞和牛糞中Cu、Zn含量均相對(duì)較高,雞糞中Cu含量為48～146 mg·kg~(-1),Zn含量為253～600 mg·kg~(-1);豬糞中Cu含量為401～1158 mg·kg~(-1),Zn含量為587～1249 mg·kg~(-1);牛糞中Cu含量為7～81 mg·kg~(-1),Zn含量為19～327mg·kg~(-1)。(2)根據(jù)揮發(fā)性固體(VS)含量的差異對(duì)厭氧發(fā)酵原料進(jìn)行初步篩選,雞糞、豬糞和牛糞各篩選3個(gè)樣點(diǎn),3個(gè)樣點(diǎn)雞糞的VS分別為51.3%、85.8%和64.4%；豬糞的VS分別為60.5%、51.3%和73.0%；牛糞的VS分別為86.8%、38.8%和74.8%。然后對(duì)3個(gè)采樣點(diǎn)的雞糞、豬糞和牛糞進(jìn)行單一高溫(55±1℃)厭氧發(fā)酵試驗(yàn),并對(duì)其產(chǎn)甲烷特性進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明：雞糞5號(hào)樣、豬糞7號(hào)樣和牛糞17號(hào)樣的累積甲烷產(chǎn)生量最多,分別為3896、4986和5597 mL。對(duì)發(fā)酵過(guò)程中揮發(fā)性固體(VS)、pH值、NH4+-N以及發(fā)酵物料自身的C/N與其累積甲烷產(chǎn)生量的進(jìn)行相關(guān)性分析得知,發(fā)酵液中的NH4+-N含量是影響三個(gè)樣點(diǎn)雞糞累積甲烷產(chǎn)生量差異的主要影響因素；發(fā)酵物料自身的C/N是影響三個(gè)樣點(diǎn)牛糞累積甲烷產(chǎn)生量差異的主要影響因素。(3)對(duì)雞糞5號(hào)樣、豬糞7號(hào)樣和牛糞17號(hào)樣的產(chǎn)甲烷特性差異分析結(jié)果表明：累積產(chǎn)氣量以牛糞最高,為5597 mL,其次為豬糞,雞糞最低,為3896 mL；三種畜禽糞便發(fā)酵原料VS降解率及其粗蛋白和粗脂肪含量與其累積甲烷產(chǎn)生量呈負(fù)相關(guān),而三種畜禽糞便碳水化合物和粗纖維含量及其發(fā)酵過(guò)程C/N下降幅度與其累積甲烷產(chǎn)生量呈正相關(guān)；厭氧發(fā)酵過(guò)程中,雞糞發(fā)酵液NH4+-N含量顯著高于豬糞和牛糞,后期高達(dá)2348.33mg·L-1,雞糞較豬糞和牛糞產(chǎn)氣時(shí)間短,累積產(chǎn)氣量少�？梢�(jiàn),三種畜禽糞便自身的有機(jī)物質(zhì)組成差異是厭氧發(fā)酵累積甲烷產(chǎn)生量的重要影響因素。(4)對(duì)三種畜禽糞便與玉米秸稈不同配比的產(chǎn)甲烷特性進(jìn)行比較研究,結(jié)果表明：雞糞、豬糞、牛糞與玉米秸稈不同配比的日甲烷產(chǎn)生量變化趨勢(shì)一致；雞糞3：1、豬糞2：1和牛糞1：1的累積甲烷產(chǎn)生量最高,其累積甲烷產(chǎn)生量分別為8504、6051和6072 mL。厭氧發(fā)酵結(jié)束后,TS、VS和VFA的下降率以及C/N下降幅度均與累積甲烷產(chǎn)生量呈正相關(guān),表明厭氧發(fā)酵過(guò)程中TS、VS、VFA和C/N的變化均可反映三種畜禽糞便與玉米秸稈混合發(fā)酵物料累積甲烷產(chǎn)生量的多少。同時(shí),在發(fā)酵結(jié)束后,三種畜禽糞便與玉米秸稈不同配比發(fā)酵液中的NH4+-N含量均有不同程度的升高,且以雞糞玉米秸稈不同配比發(fā)酵液中的NH4+-N含量最高,為1382.4～1863.4 mg·L-1,說(shuō)明發(fā)酵液中NH4+-N含量是影響雞糞與玉米秸稈不同配比累積甲烷產(chǎn)生量的主要影響因素。(5)不同Cu含量對(duì)三種畜禽糞便與玉米秸稈混合物料產(chǎn)甲烷特性影響的研究。結(jié)果表明：厭氧發(fā)酵過(guò)程中,不同Cu含量處理的畜禽糞便(雞糞、豬糞和牛糞)與玉米秸稈的混合物料日甲烷產(chǎn)生量變化趨勢(shì)均基本一致；累積甲烷產(chǎn)生量與Cu含量呈負(fù)相關(guān)。CK的累積甲烷產(chǎn)生量均高于其它處理,雞糞與玉米秸稈的CK處理(Cu含量為169.14 mg·kg~(-1))累積甲烷產(chǎn)生量為7970 mL,豬糞與玉米秸稈的CK處理(Cu含量481.42mg·kg~(-1))累積甲烷產(chǎn)生量最為7444 mL,牛糞與玉米秸稈的CK處理(Cu含量為109.34mg·kg~(-1))累積甲烷產(chǎn)生量為8248 mL。(6)重金屬Cu對(duì)發(fā)酵體系中的水解酶活性產(chǎn)生抑制作用。研究結(jié)果表明,Cu處理雞糞與玉米秸稈和豬糞與玉米秸稈中的纖維素酶活性、蔗糖酶活性和脲酶活性均與其累積甲烷產(chǎn)生量呈顯著正相關(guān)；Cu處理牛糞與玉米秸稈的纖維素酶活性和蔗糖酶活性與其累積甲烷產(chǎn)生量呈顯著正相關(guān),而脲酶活性與其累積甲烷產(chǎn)生量相關(guān)性不顯著。(7)利用SPASS軟件對(duì)三種畜禽糞便與玉米秸稈中實(shí)際Cu含量與其累積甲烷產(chǎn)生量進(jìn)行回歸分析得出,雞糞與玉米秸稈3：1混合物料中Cu含量≥623.8 mg·kg~(-1)時(shí),對(duì)厭氧發(fā)酵進(jìn)程產(chǎn)生抑制作用,此時(shí),其累積甲烷產(chǎn)生量為5523.9 mL,比CK降低30.7%。牛糞與玉米秸稈1：1混合物料中Cu含量≥509.8 mg·kg~(-1)時(shí),對(duì)厭氧發(fā)酵進(jìn)程產(chǎn)生抑制作用,此時(shí),其累積甲烷產(chǎn)生量為7089.5 mL,比CK降低14.1%。(8)不同Zn含量對(duì)三種畜禽糞便與玉米秸稈混合物料產(chǎn)甲烷特性影響的研究結(jié)果表明：不同Zn含量處理的畜禽糞便(雞糞、豬糞和牛糞)與玉米秸稈的日甲烷產(chǎn)生量變化趨勢(shì)均基本一致；雞糞與玉米秸稈中Zn含量與其累積甲烷產(chǎn)生量呈負(fù)相關(guān),豬糞與玉米秸稈中Zn含量與其累積甲烷產(chǎn)生量呈顯著負(fù)相關(guān),牛糞與玉米秸稈中Zn含量與其累積甲烷產(chǎn)生量呈正相關(guān)。雞糞與玉米秸稈混合物料厭氧發(fā)酵時(shí),Zn100處理(Zn含量為502.26 mg·kg~(-1))的累積甲烷產(chǎn)生量最多,為7499 mL；豬糞與玉米秸稈混合物料厭氧發(fā)酵時(shí),CK處理(Zn含量666.22 mg·kg~(-1))的累積甲烷產(chǎn)生量最多,為7666 mL；牛糞與玉米秸稈混合物料厭氧發(fā)酵時(shí),Zn200處理(Zn含量為345.6 mg·kg~(-1))的累積甲烷產(chǎn)生量最多,為8260 mL。表明在發(fā)酵體系中添加適量的Zn,可以促進(jìn)發(fā)酵物料的累積甲烷產(chǎn)生量。(9)Zn對(duì)雞糞與玉米秸稈、豬糞與玉米秸稈體系中的水解酶活性有抑制作用,對(duì)牛糞與玉米秸稈中的水解酶活性有促進(jìn)作用。雞糞與玉米秸稈、豬糞與玉米秸稈和牛糞與玉米秸稈中的纖維素酶活性和蔗糖酶活性均與其累積甲烷產(chǎn)生量呈顯著正相關(guān),而脲酶活性與其累積甲烷產(chǎn)生量相關(guān)性不顯著。(10)利用SPASS軟件對(duì)三種畜禽糞便與玉米秸稈中實(shí)際Zn含量與其累積甲烷產(chǎn)生量進(jìn)行回歸分析得出,雞糞與玉米秸稈3：1混合物料中最優(yōu)Zn含量為522.1 mg·kg~(-1),其累積甲烷產(chǎn)生量最高,為7655.8 mL。豬糞與玉米秸稈2：1混合物料中最優(yōu)Zn含量為720.9 mg·kg~(-1)時(shí),其累積甲烷產(chǎn)生量為7587.3 mL。牛糞與玉米秸稈1：1混合物料中最優(yōu)Zn含量為414.5 mg·kg~(-1)時(shí),其累積甲烷產(chǎn)生量為7924.7 mL。
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S216.4
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｄａｉｌｙ邋ｍｅ化ａｎｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｔｒｅｎｄ邋ｏｆ邋ｔｈｒｅｅ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｃｈｉｃｋｅｎ邋ｍａｎｕｉ＊ｅ逡逑在整個(gè)厭氧發(fā)酵過(guò)程中雞糞２號(hào)樣、４號(hào)樣和５號(hào)樣的累積甲持產(chǎn)生量分別為２３０９、逡逑％３８和３８９５ｍＬ邋（見(jiàn)圖２－３），雞糞５號(hào)樣累積甲燒產(chǎn)生量顯著高于雞糞２號(hào)樣４０．７％和雞逡逑糞４號(hào)樣３２．３％邋（尸￡０．０５），而雞糞２號(hào)樣和雞糞４號(hào)樣差異不顯著�？梢�(jiàn)，在整個(gè)厭氧發(fā)逡逑酵過(guò)程中，雞糞５號(hào)樣產(chǎn)甲燒時(shí)間最長(zhǎng)，為３０邋ｄ，累積甲婉產(chǎn)生量最多，其次為雞糞４號(hào)逡逑樣，而雞糞２號(hào)樣產(chǎn)甲曉時(shí)間最短，為２７邋ｄ，甲院產(chǎn)生量最少。逡逑４５００逡逑ｑ邐ａ逡逑Ｊ邋４０００邋－邐工逡逑３５００邋－逡逑ｃ逡逑０逡逑咖虧３０００邋－邐ｂ逡逑站邋ｓ邐ｂ邐Ｉ＿Ｌ逡逑心

本文編號(hào)：2726426