為優(yōu)化篩選青貯玉米秸稈與牛糞混合消化時的總固體濃度（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%時的混合發(fā)酵產(chǎn)氣效果優(yōu)于10%和14%時,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%時秸稈消化降解最嚴重,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】：太陽能學報. 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個試驗組的pH值總體呈現(xiàn)“下降—上升—下降—平穩(wěn)—上升”的W型趨勢。具體地，發(fā)酵初期（0~10d）pH值略有下降，因為玉米秸稈在青貯過程中會生成一定量的乳酸、乙酸等有機酸，進入消化體系后這些有機酸不斷釋放；同時，發(fā)酵性細菌、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質(zhì)水解酸化，導致3個試驗組在約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，這可能是因為前期產(chǎn)生的有機酸開始被恢復活性的產(chǎn)甲烷菌代謝利用所致，同時底物中內(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，導致有機酸累積。發(fā)酵中期（15~45d），3個試驗組的pH值均在6.5~6.9范圍波動，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太陽能學報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。由圖3可知3個試驗組的VFAs濃度均呈先升高后降低最后趨于平穩(wěn)的趨勢，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養(yǎng)物質(zhì)為代謝能力旺強的產(chǎn)酸菌提供了生長繁殖機會，有機底物被充分酸化降解生成水溶性有機物，使產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌的生長繁殖速度加快，VFAs濃度不斷增加并達到峰值。但3個試驗組到達峰值所需的時間不同，Ⅱ組和Ⅲ組產(chǎn)酸持續(xù)時間較長，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組的酸化時間較長，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，這點在Ⅰ組和Ⅱ組中得到體現(xiàn)，但Ⅲ組10~14d時的pH值和VFAs濃度均處于上升態(tài)勢，這可能是因為當VFAs處于較高濃度時pH值對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，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，促進產(chǎn)甲烷菌生長。一段時間后，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

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本文編號：3265101