為有效提高厭氧發(fā)酵底物的生物產(chǎn)甲烷效率（BDA）,探析外源水解酶對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程的影響效應(yīng),該研究以豬糞為發(fā)酵底物,添加外源α-淀粉酶,采用2種模型擬合厭氧發(fā)酵過(guò)程。研究顯示:在適當(dāng)范圍內(nèi)添加α-淀粉酶(添加量≤30 mg·g^-1)對(duì)豬糞厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷具有促進(jìn)作用,α-淀粉酶的添加量與甲烷產(chǎn)率增加呈正相關(guān)性。α-淀粉酶添加量為30 mg·g^-1的試驗(yàn)組對(duì)甲烷產(chǎn)率的促進(jìn)作用最為顯著,其日產(chǎn)氣峰值,甲烷產(chǎn)率,BDA,最大反應(yīng)速率分別為13 829 mL,384.9 mL·g^-1VS,69.69%,32.63 mL·g^-1d^-1,與對(duì)照組比分別提高了18.1%,22.1%,22.1%,24.6%,厭氧發(fā)酵過(guò)程符合Gompertz模型（R²=0.999 5）。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)沼氣. 2020,38(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

總揮發(fā)性脂肪酸濃度變化曲線

圖4為沼氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)變化曲線圖,該體積分?jǐn)?shù)的變化是厭氧發(fā)酵過(guò)程中不同微生物菌群之間相互作用的結(jié)果。由圖4可以看出,甲烷體積分?jǐn)?shù)先呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)而后趨于穩(wěn)定,末期則逐步降低。在厭氧發(fā)酵的第2～3天,各試驗(yàn)組甲烷體積分?jǐn)?shù)就已經(jīng)大于50%,均進(jìn)入正常產(chǎn)氣狀態(tài)。CK組的甲烷體積分?jǐn)?shù)從第4天起就進(jìn)入穩(wěn)定期,至第26天結(jié)束,共保持了23 d,甲烷體積分?jǐn)?shù)60.4%～70.4%;30 mg·g-1試驗(yàn)組的穩(wěn)定期最長(zhǎng),從第3天持續(xù)到第29天,甲烷體積分?jǐn)?shù)61.6%～70.6%,比CK組略有增加,試驗(yàn)組添加的α-淀粉酶使厭氧發(fā)酵系統(tǒng)中可利用的糖類(lèi)物質(zhì)增加,提高了系統(tǒng)中甲烷途徑中碳物質(zhì)濃度,促進(jìn)最終產(chǎn)物甲烷體積分?jǐn)?shù)的提升。2.2.3 α-淀粉酶對(duì)甲烷產(chǎn)率的影響

圖5為各試驗(yàn)組累積甲烷產(chǎn)率曲線圖。由圖5可知,CK組的累積甲烷產(chǎn)率最低(315.4 mL·g-1VS)。杜連柱[11]等研究發(fā)現(xiàn)在35℃條件下,TS為7.5%的豬糞進(jìn)行厭氧發(fā)酵時(shí),其甲烷產(chǎn)率為326 mL·g-1VS,與本試驗(yàn)的結(jié)果較接近。隨著α-淀粉酶添加量從10 mg·g-1增加到30 mg·g-1時(shí),甲烷產(chǎn)率亦隨之增加,在添加量為30 mg·g-1時(shí)達(dá)到最高的384.9 mL·g-1VS,比CK組提高了22.1%;而當(dāng)添加量繼續(xù)增至40 mg·g-1時(shí),其對(duì)應(yīng)的甲烷產(chǎn)率相較30 mg·g-1試驗(yàn)組反而降低。由此分析,與CK組相比,在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)添加α-淀粉酶可以促進(jìn)發(fā)酵料液中的淀粉水解為小分子糖類(lèi),即丙酮酸的前體物質(zhì),產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌將丙酮酸轉(zhuǎn)化為如乙酸、丙酸、丁酸、甲醇等揮發(fā)性有機(jī)酸,反應(yīng)底物的增加會(huì)提升產(chǎn)甲烷菌轉(zhuǎn)化速率,提高甲烷產(chǎn)率;但過(guò)量添加的α-淀粉酶可導(dǎo)致過(guò)快的有機(jī)物水解及后續(xù)過(guò)快的揮發(fā)性有機(jī)酸的產(chǎn)生,一旦超過(guò)產(chǎn)甲烷菌甲烷轉(zhuǎn)化的速率,揮發(fā)性有機(jī)酸的過(guò)量積累將抑制產(chǎn)甲烷菌的活性,此外,底物中部分細(xì)菌的新陳代謝活動(dòng)獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的速度高于酶促反應(yīng)速度,導(dǎo)致可溶性物質(zhì)濃度下降,使甲烷產(chǎn)率下降。試驗(yàn)結(jié)果表明,在豬糞厭氧發(fā)酵進(jìn)程中,溶解性碳源物質(zhì)的濃度決定了厭氧發(fā)酵的甲烷產(chǎn)率,α-淀粉酶的添加閾值為30 mg·g-1。2.3 擬合模型的動(dòng)力學(xué)分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]畜禽糞污能源化利用研究進(jìn)展[J]. 鄧良偉,吳有林,丁能水,何婷,劉刈,張?jiān)萍t.  中國(guó)沼氣. 2019(05)
[2]基于排泄系數(shù)區(qū)域差異的中國(guó)畜禽糞便沼氣潛力及其影響因素評(píng)價(jià)[J]. 陳利洪,舒幫榮,李鑫.  中國(guó)沼氣. 2019(02)
[3]淀粉酶和蛋白酶強(qiáng)化豬糞水解研究[J]. 許美蘭,蔡立萍,游穎盈,葉茜.  廈門(mén)理工學(xué)院學(xué)報(bào). 2017(05)
[4]酶添加對(duì)釀酒廢糟干式厭氧消化產(chǎn)沼氣效果的影響[J]. 王婷婷,馬詩(shī)淳,孫照勇,譚力,湯岳琴,木田建次.  中國(guó)沼氣. 2017(05)
[5]不同農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物產(chǎn)甲烷特性比較[J]. 韓婭新,張成明,陳雪蘭,李硯飛,岳瑞雪,姜立,李十中.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(01)
[6]基于產(chǎn)甲烷潛力和基質(zhì)降解動(dòng)力學(xué)的沼氣發(fā)酵物料評(píng)估[J]. 李超,劉剛金,劉靜溪,陳柳萌,張誠(chéng),董泰麗,鄧良偉.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(24)
[7]外加酶對(duì)剩余污泥水解與厭氧消化的影響實(shí)驗(yàn)研究[J]. 唐治,耿宇聰,李強(qiáng),鄧雅月,賀靜,周正,尹小波.  中國(guó)沼氣. 2015(04)
[8]不同抑制劑對(duì)乙酸降解產(chǎn)甲烷及產(chǎn)甲烷菌群結(jié)構(gòu)的影響[J]. 麻婷婷,承磊,劉來(lái)雁,代莉蓉,周正,張輝.  微生物學(xué)報(bào). 2015(05)
[9]豬糞固體含量對(duì)厭氧消化產(chǎn)氣性能影響及動(dòng)力學(xué)分析[J]. 杜連柱,梁軍鋒,楊鵬,高文萱,張克強(qiáng).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2014(24)
[10]規(guī)�；B(yǎng)豬場(chǎng)糞污處理工程設(shè)計(jì)[J]. 陳彪,陳敏,錢(qián)午巧,翁伯琦,徐慶賢.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2005(02)



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