不同菌劑對食蟹猴養(yǎng)殖廢液沼氣發(fā)酵的影響分析

覃子瑞 符明泰 林勇 韋富毅

摘 要 為提高食蟹猴養(yǎng)殖場沼氣工程養(yǎng)殖廢液的轉(zhuǎn)化率，使其充分發(fā)酵，提高沼氣工程產(chǎn)氣量。本試驗通過在自制的小型沼氣罐中添加桂沼牌、腐桿劑、綠潔靈3種沼氣發(fā)酵菌劑進行產(chǎn)氣試驗，從試驗中看出，添加腐桿劑牌沼氣發(fā)酵促進劑能更好地降解食蟹猴養(yǎng)殖場廢液。

關鍵詞 食蟹猴；沼氣；發(fā)酵劑

中圖分類號：X172；S216.4 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）24--02

防城港常春生物技術開發(fā)有限公司的養(yǎng)殖場存欄食蟹猴1萬多只，日沖洗養(yǎng)殖廢液總量100～140 t/d?，F(xiàn)建有池容為900 m3的CSTR反應器，建有酸化調(diào)節(jié)池85 m3、沉淀池85 m3、貯液池1 300 m3、貯氣柜80 m3、污泥干化場100 m2。

為進一步提高沼氣工程對猴場養(yǎng)殖廢液的轉(zhuǎn)化率，使其能更充分發(fā)酵，降低流出沼液的COD值。同時，提高沼氣工程產(chǎn)氣量。本試驗通過在自制的小型沼氣罐中進行添加不同發(fā)酵菌劑的食蟹猴養(yǎng)殖廢液沼氣發(fā)酵試驗，以期得到較適宜沼氣工程的沼氣發(fā)酵促進劑。

1 試驗材料及裝置

1.1 發(fā)酵原料

試驗發(fā)酵原料來自防城港常春生物技術開發(fā)有限公司食蟹猴養(yǎng)殖場養(yǎng)殖廢液（廢液通過格柵去除了固體糞塊及其它固體雜物）。

1.2 添加發(fā)酵菌劑

本試驗使用的發(fā)酵菌劑3種，分別為：1號菌劑，桂沼牌，廣西產(chǎn)；2號菌劑，腐稈劑，佛山金葵子植物營養(yǎng)有限公司；3號菌劑，綠潔靈，北京合百意生態(tài)能源科技開發(fā)有限公司。

1.發(fā)酵罐；2.進料口；3.沼氣流量計；4.導氣管；5.沼氣分析儀

圖1 厭氧發(fā)酵裝置示意圖

1.3 沼氣發(fā)酵罐

采用PVC-U焊接而成的正方體沼氣發(fā)酵罐。發(fā)酵罐規(guī)格為長0.5 m×寬0.5 m×高0.8 m，分為發(fā)酵區(qū)、儲氣區(qū)、水壓間，發(fā)酵區(qū)容積為0.15 m3。共4只。厭氧發(fā)酵裝置如圖1所示。

2 試驗方法

以正常發(fā)酵的沼液作為接種物，接種量為22.0 L，約占發(fā)酵總體積的15%，在每個發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料127 L，按表1分別在各個處理中加入100 g發(fā)酵菌劑，處理1為空白對比，處理2為1號菌劑，處理3為2號菌劑，處理4為3號菌劑，各處理詳見表1。

表1 原料預處理表

序號 原料 干物質(zhì)含量/% 添加物 添加量/g

處理1 食蟹猴養(yǎng)殖廢液 6.0 0 0

處理2 食蟹猴養(yǎng)殖廢液 6.0 1號菌劑 100

處理3 食蟹猴養(yǎng)殖廢液 6.0 2號菌劑 100

處理4 食蟹猴養(yǎng)殖廢液 6.0 3號菌劑 100

3 記錄方法

3.1 沼氣啟動速度

通過沼氣檢測儀測出所產(chǎn)氣體濃度達到28%所需天數(shù)，或者通過對氣體進行點燃，可以燃燒的起始日數(shù)。

3.2 沼氣產(chǎn)量

采用沼氣專用流量計測定。沼氣的總產(chǎn)量可直接從沼氣流量計讀出，沼氣的日產(chǎn)量從當日流量計讀數(shù)減去前1 d讀數(shù)得出，每天08：00記錄。

3.3 CH4含量

采用沼氣分析儀測定，每天08：00測定1次。

3.4 連續(xù)試驗時間

2013年8月16日開始裝罐，連續(xù)監(jiān)測60 d。

4 結(jié)果與分析

4.1 啟動時間

通過檢測沼氣CH4含量得知，處理1、處理2、處理3、處理4在原料裝罐后啟動時間分別約為第3天、第2天、第2天和第1天。試驗表明，添加不同的復合菌劑，沼氣啟動時間不同。添加復合菌劑的處理2、處理3和處理4分別比處理1啟動快1 d、1 d和2 d。啟動最快的是處理4，2號菌劑和3號菌劑在啟動速度方面沒有明顯差別。

從結(jié)果可以看出，添加3號菌劑后，原料前期可能消化速度快，縮短了原料水解產(chǎn)酸階段的時間，提高了產(chǎn)氣速率。

4.2 不同菌劑對產(chǎn)沼氣量的影響

各處理日累積產(chǎn)氣量變化情況如圖2所示。從圖2可以看出，在試驗時間、環(huán)境溫度條件相同的情況下，各處理在厭氧發(fā)酵60 d后，處理1、處理2、處理3、處理4累積沼氣產(chǎn)量分別為1.71、2.071、2.086、1.942 m3。處理2、處理3和處理4總產(chǎn)氣量分別比處理1提高21.10%、21.98%和13.6%。這說明原料中添加發(fā)酵菌劑后，食蟹猴養(yǎng)殖廢液中的如纖維素等結(jié)構復雜大分子物質(zhì)能更容易被菌劑中的微生物菌群分解，原料消化速率較快，轉(zhuǎn)化率提高。同時，從圖2中也可以看出，在添加菌劑的各處理中，產(chǎn)氣效果也不一樣，處理2和處理3累積產(chǎn)氣量相差不大，但比處理4高。

圖2 不同添加菌劑累積產(chǎn)氣量變化情況

圖3 不同添加菌劑日產(chǎn)氣量的變化情況

各處理日產(chǎn)氣量。由圖3可以看出，處理4啟動最快，前9 d產(chǎn)氣量比處理1、處理2、處理3都大。這說明添加3號菌劑，可有效縮短水解酸化階段，有利沼氣啟動和提高發(fā)酵前期沼氣量。4個處理產(chǎn)氣量峰值大約都在第8～22天，處理1、處理2、處理3、處理4最大日產(chǎn)沼氣量分別為0.214、0.267、0.260、0.252 m3。添加1號菌劑的處理2在峰值時產(chǎn)氣量最大，達到0.267 m3而未添加復合菌劑的處理1最大日產(chǎn)氣量只有0.214 m3。這說明，添加菌劑可有效提高沼氣量。另外，處理4在產(chǎn)氣后3～35 d內(nèi)產(chǎn)氣相對比較平穩(wěn)。在前35 d，4個處理所產(chǎn)沼氣量分別占60 d總產(chǎn)氣量的78.78%、81.81%、78.61%和77.07%。36 d后日產(chǎn)沼氣量回落明顯，36～60 d各處理日產(chǎn)氣量很小，回落曲線也比較平緩。這說明養(yǎng)殖場廢液厭氧發(fā)酵35 d后，大部分原料已被消化。因此，要想提高沼氣工程效率，可以加快原料轉(zhuǎn)換時間。

4.3 不同菌劑對產(chǎn)氣甲烷含量的影響

不同菌劑對甲烷含量的影響。由圖4可以看出，4個處理甲烷含量變化趨勢基本一致。前12 d，甲烷含量與發(fā)酵時間呈線性遞增關系。7 d后，甲烷含量比較穩(wěn)定。從試驗結(jié)果看，處理2、處理3、處理4比處理1甲烷含量都稍有提高。從第16天開始至試驗結(jié)束，處理2的甲烷含量比處理1高出近6%。這說明添加菌劑可有效提高甲烷含量。

圖4 不同預處理CH4含量的變化情況

5 結(jié)論

在食蟹猴養(yǎng)殖廢液沼氣發(fā)酵中添加發(fā)酵菌劑，都能不同程度提高沼氣產(chǎn)量、產(chǎn)氣速度、甲烷濃度。添加桂沼復合菌劑處理前15 d產(chǎn)氣量最高，產(chǎn)氣速度最快。整個試驗產(chǎn)氣階段，添加桂沼及腐稈劑菌劑累計產(chǎn)氣量比添加綠秸靈菌劑的高。

在食蟹猴養(yǎng)殖廢液原料中添加幾種發(fā)酵菌劑后，各菌劑對厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷含量變化趨勢基本一致。產(chǎn)氣穩(wěn)定后，甲烷含量都高于60%，差別不大。

綜合上述數(shù)據(jù)，在此沼氣工程中添加腐稈劑復合菌劑能更好增加沼氣發(fā)酵速率，提高養(yǎng)殖廢棄物的降解速度。

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（責任編輯：趙中正）