為優(yōu)化篩選青貯玉米秸稈與牛糞混合消化時(shí)的總固體濃度（TS）,在37℃中溫條件下,系統(tǒng)研究TS分別為10%、12%和14%時(shí)的產(chǎn)沼氣性能、發(fā)酵液性質(zhì)以及秸稈消化前后的理化特征。結(jié)果表明:青貯玉米秸稈與牛糞在TS為12%時(shí)的混合發(fā)酵產(chǎn)氣效果優(yōu)于10%和14%時(shí),該條件下秸稈中纖維素和半纖維素的降解率分別為17.05%和45.13%。秸稈發(fā)酵前后的微觀形貌和纖維素結(jié)晶度分析發(fā)現(xiàn),秸稈的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)變化明顯,纖維素結(jié)晶度減小,且TS為12%時(shí)秸稈消化降解最嚴(yán)重,結(jié)晶指數(shù)最小�？傊�,適宜青貯玉米秸稈與牛糞混合發(fā)酵的TS值為12%,且消化過程中半纖維素最易于分解,但木質(zhì)素幾乎不被降解。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報(bào). 2019,40(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

厭氧消化過程中的累計(jì)產(chǎn)氣量和累積甲烷產(chǎn)量變化Fig.1Accumulatedbiogasproductionandmethaneb.累積甲烷產(chǎn)量

產(chǎn)甲烷率/mL·g-1VS平均甲烷含量/%最高甲烷含量/%Ⅰ（TS10%）265.14a159.83a206.03a58.23a75.06a36.43a59.50aⅡ（TS12%）323.34b163.24a209.68a70.54b90.61b43.21b71.20bⅢ（TS14%）236.02b102.49b131.32b37.72c48.33c36.80a64.60c注：相同字母表示差異不顯著（P＞0.05）；不同字母表示差異顯著（P＞0.05）。2.2TS對(duì)發(fā)酵液性質(zhì)的影響2.2.1發(fā)酵液pH值的變化如圖2所示，3個(gè)試驗(yàn)組的pH值總體呈現(xiàn)“下降—上升—下降—平穩(wěn)—上升”的W型趨勢(shì)。具體地，發(fā)酵初期（0~10d）pH值略有下降，因?yàn)橛衩捉斩捲谇噘A過程中會(huì)生成一定量的乳酸、乙酸等有機(jī)酸，進(jìn)入消化體系后這些有機(jī)酸不斷釋放；同時(shí)，發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和同型產(chǎn)乙酸菌的聯(lián)合作用使原料中有機(jī)質(zhì)水解酸化，導(dǎo)致3個(gè)試驗(yàn)組在約10d出現(xiàn)首次pH值小低谷（6.8~6.9）。發(fā)酵10~15d期間pH值又逐步升至初始值7.5附近，這可能是因?yàn)榍捌诋a(chǎn)生的有機(jī)酸開始被恢復(fù)活性的產(chǎn)甲烷菌代謝利用所致，同時(shí)底物中內(nèi)源性NH4+-N以及底物分解釋放的NH4+-N構(gòu)成的緩沖體系也對(duì)pH值回升起到積極作用。消化反應(yīng)15d后pH值又開始下降，原因主要在于發(fā)酵前期水解后的有機(jī)物被產(chǎn)乙酸菌利用的速率大于乙酸被產(chǎn)甲烷菌利用的速率，導(dǎo)致有機(jī)酸累積。發(fā)酵中期（15~45d），3個(gè)試驗(yàn)組的pH值均在6.5~6.9范圍波動(dòng)，其中Ⅰ組pH值最高且最穩(wěn)定，Ⅱ組次之，Ⅲ組最低（約6.5），盡管發(fā)酵液偏酸性，但產(chǎn)甲烷菌仍能適應(yīng)

1088太陽能學(xué)報(bào)40卷2.2.2揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）質(zhì)量濃度的變化VFAs是厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸階段的主要產(chǎn)物，是表征水解酸化程度的重要指標(biāo)。由圖3可知3個(gè)試驗(yàn)組的VFAs濃度均呈先升高后降低最后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，這與厭氧發(fā)酵理論模型相吻合。發(fā)酵初期，消化體系中豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為代謝能力旺強(qiáng)的產(chǎn)酸菌提供了生長(zhǎng)繁殖機(jī)會(huì)，有機(jī)底物被充分酸化降解生成水溶性有機(jī)物，使產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)繁殖速度加快，VFAs濃度不斷增加并達(dá)到峰值。但3個(gè)試驗(yàn)組到達(dá)峰值所需的時(shí)間不同，Ⅱ組和Ⅲ組產(chǎn)酸持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在10和14d升至最高值，峰值分別為42.23和46.35g/L，而Ⅰ組于第6天達(dá)到小高峰20.6g/L。這主要與發(fā)酵底物濃度有關(guān)，TS越高，可酸化降解的有機(jī)底物濃度越高，在相同接種量條件下產(chǎn)酸微生物繁殖越快，增值越多，使得高TS組的酸化時(shí)間較長(zhǎng)，故Ⅲ組VFAs峰值高于Ⅱ組和Ⅰ組。另外，VFAs濃度的升高往往伴隨pH值的下降，這點(diǎn)在Ⅰ組和Ⅱ組中得到體現(xiàn)，但Ⅲ組10~14d時(shí)的pH值和VFAs濃度均處于上升態(tài)勢(shì)，這可能是因?yàn)楫?dāng)VFAs處于較高濃度時(shí)pH值對(duì)VFA濃度的變化變得不敏感［17］，而且發(fā)酵液的pH值變化還與NH4+-N、NH3、堿度、CO2和H+等因素有關(guān)。圖3混合厭氧消化過程中VFAs的變化Fig.3ChangesofVFAsduringanaerobicco-digestion發(fā)酵中后期，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌不斷生長(zhǎng)，利用VFAs產(chǎn)生乙酸、CO2和H2而使VFAs濃度降低，并形成低的氧化還原電位，促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)。一段時(shí)間后，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌菌群數(shù)量占優(yōu)，大量利用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微波水熱處理提高玉米芯總糖收率的研究[J]. 朱銀萍,余強(qiáng),袁振宏,莊新姝,卞士祥,王瓊.  太陽能學(xué)報(bào). 2018(07)
[2]濕貯存對(duì)玉米秸稈厭氧消化性能的影響[J]. 崔憲,郭建斌,溫嘯宇,趙倩,董仁杰.  中國沼氣. 2018(03)
[3]秸稈與游離發(fā)酵液接觸比例對(duì)產(chǎn)沼氣特性的影響[J]. 杜靜,陳廣銀,葉小梅,付廣青,常志州.  中國環(huán)境科學(xué). 2015(03)
[4]考慮pH值和揮發(fā)性脂肪酸影響的填埋城市固廢厭氧降解模型[J]. 郭汝陽,陳云敏,李育超,詹良通,Beaven R P.  中國環(huán)境科學(xué). 2015(01)
[5]不同預(yù)處理方式對(duì)秸稈厭氧消化特性的影響[J]. 段娜,林聰,韓芳,田海林,孫赫,孫鵬程.  太陽能學(xué)報(bào). 2014(12)
[6]玉米秸稈儲(chǔ)存方式對(duì)其與牛糞混合厭氧消化特性的影響[J]. 任海偉,姚興泉,李金平,李志忠,王鑫,王春龍,張殿平,孫永明.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2014(18)
[7]玉米秸稈與巢湖藍(lán)藻混合厭氧發(fā)酵的產(chǎn)沼氣性能[J]. 彭書傳,侯成虎,王進(jìn),陳天虎,劉曉猛,岳正波.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2012(15)
[8]溫度及總固體濃度對(duì)糞稈混合發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響[J]. 宋籽霖,李軼冰,楊改河,秦佳佳,任廣鑫,馮永忠.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2010(07)
[9]互花米草中溫厭氧發(fā)酵木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的變化[J]. 李繼紅,楊世關(guān),鄭正,陳廣銀,鄒星星,孟卓.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2009(02)

博士論文
[1]預(yù)處理對(duì)水葫蘆和稻秸厭氧消化產(chǎn)沼氣性能的影響研究[D]. 夏益華.浙江大學(xué) 2014

碩士論文
[1]干青玉米秸稈厭氧發(fā)酵特性與優(yōu)化工藝研究[D]. 井良霄.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3265101