接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性影响
关正军，李文哲*，郑国香，毕兰平
【摘 要】摘 要:利用研制的螺旋挤压分离机对稀释的牛粪进行分离，在中温（35±2）℃条件下，对分离液按照不同接种量（占发酵有效容积体积百分数为10%、20%、30%、40%、50%）进行厌氧发酵试验，发酵周期为20 d，以VS（Volatile solid）产气率、COD（Chemical Oxygen Demand）去除率为考察指标，研究了接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性的影响。结果表明，接种量为40%，VS产气率达到172.96 L·kg-1，COD去除率为59.87%，试验结果对提高牛粪分离液厌氧发酵效率具有参考价值。 【期刊名称】东北农业大学学报 【年(卷),期】2011(042)005 【总页数】5
【关键词】关键词:鸡种量；牛粪；分离液；厌氧发酵
【文献来源】https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_journal-northeast-agricultural-university_thesis/02012179295.html
利用畜禽粪便厌氧发酵生产沼气，利用发酵后的沼液、沼渣生产有机肥是集养殖环境治理、生产可再生能源和改善土壤生态条件于一体的重要手段，在多种畜禽粪便当中，牛粪粗纤维含量高，在中温（35℃）条件下与猪粪和鸡粪相比，TS（Total solid）产气率低[1-2]，影响规模化养牛场沼气工程的经济性，在厌氧发酵之前将牛粪中的纤维部分分离，可以降低发酵液的黏度，提高发酵液中可发酵成分的比例，在各种固液分离工艺及设备中，对于高含固率原料（TS≥10%），螺旋压榨分离是一种适宜的分离方法[3]，与其他固液分离方法
相比更简单、高效。Castrillon等研究了利用0.5 mm筛网的螺旋挤压固液分离机对牛粪进行固液分离后对分离液厌氧发酵和好氧发酵相结合的消化处理工艺[4]，该工艺是以COD去为目的，要综合利用牛粪中的各种成分，既要回收可再生能源又要生产有机肥，试验就是利用牛粪2∶1加水稀释经过螺旋挤压固液分离的分离液进行厌氧发酵。在厌氧发酵过程中，接种物浓度对发酵过程的启动和运行有重要影响，Forster-Carneiro等人研究了进料负荷和接种浓度对处理食品废弃物的厌氧发酵反应器性能影响，得出进料负荷TS为20%、接种量为30%时甲烷得率可以达到0.49 LCH4·g-1VS的结论[5]。国内研究接种量对沼气发酵影响方面的文献很多，刘荣厚等人研究了接种条件对猪粪以及蔬菜废弃物厌氧发酵沼气产量的影响[6-8]。南艳艳等人研究接种条件对秸秆发酵的影响，得出了适宜的接种量范围[9-11]。陈智远等分别研究了接种量对醋渣、菜籽粕和聚合草厌氧发酵的影响[12-14]。马传杰等研究了接种量对牛粪高温厌氧发酵的影响[15]。从文献可以看出，接种量是厌氧发酵的重要工艺参数之一，试验研究接种量对牛粪分离液厌氧发酵的影响规律，为发酵工艺提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与设备 1.1.1 试验材料
发酵原料是用采自哈尔滨香坊奶牛场的新鲜牛粪经过螺旋挤压固液分离机分离后的分离液，接种物来源于东北农业大学生物质能源实验室培养的发酵后料液，试验材料参数如表1所示。 1.1.2 试验装置与设备
装置与设备见图1，表2。试验设5组同步进行，每组试验装置由发酵罐和储
气罐组成，发酵罐用水浴槽加热，自动控制发酵温度，集气罐与发酵罐采用乳胶管连接，在集气罐上设有刻度，标识产气量。 1.2 试验方法
选择5种接种浓度即占有效发酵容积的体积百分数分别为10%、20%、30%、40%和50%进行接种发酵试验，合计有效发酵容积5 L，发酵温度（35±2）℃，周期为20 d，每天振荡搅拌1次，每天读取产气量数据，监测pH，发酵结束后测量出水TS、VS、COD和纤维含量，产生的沼气中甲烷气体的体积百分含量，计算甲烷得率进行对比。COD测定采用快速密闭催化消解法（国家环境保护总局，2002），使用的主要仪器是Anke TGL-16G高速离心机和Spectrum 722可见分光光度计，黏度用NDJ-8S数显粘度计测量，碳氮比（C/N）的测定是用德国Elementar liquiTOC分析仪测得，总碳与用丹麦FOSS公司的Kjeltec2300氮分析仪测得总氮的比值得到。总碳的检测原理是:高温燃烧氧化样品，使含碳样品转化为二氧化碳，通过红外检测器检测二氧化碳含量，从而对样品含碳量进行定量。总氮的检测是:样品经过高温消化后，蒸馏由Kjeltec2300氮分析仪自动完成。
甲烷的测定条件:采用INNOWAX（19091N-133）毛细管柱，氢火焰离子化检测器（FID），柱温为80℃，气化室温度为100℃，检测室温度为120℃，载气使用高纯氮气，总压力130 kPa，总流量30.2mL·min-1，柱流量1.7mL·min-1，分流比15∶1，H2流量40mL·min-1，空气流量400mL·min-1。
2 结果与分析
2.1 不同接种量沼气发酵产气特性分析
按照上述试验方法，经过20 d发酵周期，pH在6.9～7.7之间，记录每天各组
接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性影响
