為提高馬鈴薯莖葉資源化利用水平,文章研究了自然風(fēng)干對馬鈴薯莖葉成分及厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣性能的影響。實驗中首先比較了馬鈴薯莖葉營養(yǎng)成分和木質(zhì)化程度隨風(fēng)干時間的變化情況;隨后在35℃的中溫條件下,分別以不同風(fēng)干時間的馬鈴薯莖葉為發(fā)酵原料,進(jìn)行周期為40 d的批式厭氧消化產(chǎn)沼氣實驗。結(jié)果表明:風(fēng)干時間對馬鈴薯莖葉成分影響較大,風(fēng)干時間越久,則可溶性碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪等成分含量越低,而中性洗滌纖維含量越高;原料風(fēng)干程度顯著影響厭氧消化啟動速度,風(fēng)干時間越久則發(fā)酵啟動越慢,但對沼氣中甲烷含量影響不大;實驗條件下,48 h風(fēng)干處理組TS產(chǎn)氣率最高,達(dá)251.70 mL·g^-1,其后依次為24 h風(fēng)干,新鮮72 h風(fēng)干和96h風(fēng)干處理組,TS產(chǎn)氣率分別為227.90 mL·g^-1,154.10 mL·g^-1,193.30 mL·g^-1,和120.50mL·g^-1,各組均未出現(xiàn)體系"過酸化"導(dǎo)致的發(fā)酵失敗現(xiàn)象。對馬鈴薯莖葉做適當(dāng)風(fēng)干處理后用于厭氧沼氣發(fā)酵,可有效提高產(chǎn)沼氣量,促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物... 

【文章來源】：中國沼氣. 2020,38(02)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

厭氧發(fā)酵日產(chǎn)氣量

以不同風(fēng)干時間的馬鈴薯莖葉為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵時，各處理組累積產(chǎn)氣量的變化如圖2所示。在40 d的實驗周期內(nèi)，T1,T2,T3,T4和T5組累積產(chǎn)氣量分別為:20.21 L,23.67 L,26.05 L,16.29 L和12.93 L，其中原料風(fēng)干時間48 h的T3組最高，原料風(fēng)干時間96 h的T5組最低，T3組累積產(chǎn)氣量為T5組的2.01倍。雖然在整個實驗周期內(nèi)，原料風(fēng)干時間與厭氧發(fā)酵累積產(chǎn)氣量之間不存在簡單的線性關(guān)系，但是在厭氧發(fā)酵的前中期(前23 d)，卻可發(fā)現(xiàn)原料風(fēng)干時間越短則累積產(chǎn)氣量越高的現(xiàn)象。由于發(fā)酵前中期沼氣主要由原料中WSC,CP,EE等易利用組分發(fā)酵產(chǎn)生，風(fēng)干時間越短則這些易利用組分保留越多，因而產(chǎn)氣量越高，這也與各處理組第1產(chǎn)氣高峰的出現(xiàn)順序基本吻合;而在發(fā)酵的中后期(23 d后)，隨著原料中易利用組分的耗盡，沼氣微生物菌群主要依靠較難分解的半纖維素、纖維素等產(chǎn)生沼氣，此時原料風(fēng)干時間分別為24 h和48 h的T2,T3組產(chǎn)氣量逐漸后來居上，累積產(chǎn)氣量明顯高于其它各組。該現(xiàn)象說明發(fā)酵中后期沼氣的產(chǎn)生受多種因素影響，并不完全取決于原料的木質(zhì)化程度，還與發(fā)酵環(huán)境酸堿平衡、揮發(fā)性脂肪酸濃度、微生物群落構(gòu)成等多種因素有關(guān)。TS產(chǎn)氣率可以反映不同物料在發(fā)酵周期內(nèi)的沼氣轉(zhuǎn)化效率，一般TS產(chǎn)氣率越高，則代表物料產(chǎn)氣潛力越大。綜合來看，本研究中扣除只含接種物的對照組T0產(chǎn)氣量后，T1,T2,T3,T4和T5各組TS產(chǎn)氣率分別為193.30 m L·g-1,227.90 m L·g-1,251.70 m L·g-1,154.10 m L·g-1和120.50 m L·g-1，其中以風(fēng)干48 h馬鈴薯莖葉為原料的T3組TS產(chǎn)氣率最高，產(chǎn)氣效果較好。對馬鈴薯莖葉進(jìn)行48 h左右的自然風(fēng)干、降低含水率，雖然WSC,CP,EE等含量相對新鮮莖葉有所下降，木質(zhì)化程度有一定提高，但是用于厭氧沼氣發(fā)酵卻可以取得較優(yōu)的產(chǎn)氣效果。2.4 厭氧發(fā)酵過程甲烷含量變化

如圖3所示，實驗開始一段時間內(nèi)，各處理組甲烷含量均能提升到50%(體積分?jǐn)?shù))以上，在實驗中后期略有下降但仍基本保持穩(wěn)定，T1,T2,T3,T4和T5組甲烷含量達(dá)到或超過50%所需時間分別為:7d,8 d,9 d,10 d和11 d，可見馬鈴薯莖葉風(fēng)干時間越長則厭氧發(fā)酵甲烷濃度提升越緩慢，但是各組彼此差異并不明顯;同時，實驗條件下各處理組所能達(dá)到的最高甲烷含量較為接近，T1,T2,T3,T4和T5組最高甲烷含量分別為:55.05%,54.68%,54.62%,53.55%和53.60%，說明原料風(fēng)干程度的差異對沼氣的最高甲烷含量影響不大。另外，在40 d的厭氧發(fā)酵周期內(nèi)，盡管各處理組產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣效率存在較大差異，但均能達(dá)到較高的甲烷濃度并保持相對穩(wěn)定，可認(rèn)為實驗條件下各處理組均能成功發(fā)酵產(chǎn)氣，即新鮮和風(fēng)干24 h,48 h,72 h,96 h的馬鈴薯莖葉均可用于厭氧發(fā)酵沼氣生產(chǎn)之中。2.5 厭氧發(fā)酵過程p H值變化

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3579417