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随着我国畜牧业规模的不断扩大,为沼气工程提供了巨大的发展空间,采用禽畜粪便生产沼气,不仅能解决禽畜粪便造成的环境污染,还能实现禽畜粪便的资源再利用。实际沼气工程中,发酵原料是以单一禽畜粪便为主,这类禽畜粪便中,易降解物质少,营养成分不高,导致厌氧发酵产气量低下。为了解决这一问题,在禽畜粪便中加入含碳量高的秸秆类作物混合发酵来提高产气量,同时为秸秆的减量化和资源化利用提供一条途径。本实验以牛粪和麦秸秆为原料,研究不同固体含量(TS)下,单一牛粪、牛粪与麦秸秆按干物质质量2:1混合厌氧发酵及牛粪与预处理麦秸秆按干物质质量2:1混合厌氧发酵对产气速率、产气量、CH4含量和PH的影响,得出最佳的厌氧发酵条件。研究成果如下:(1)TS相同时,牛粪与麦秸秆或预处理麦秸秆混合厌氧发酵产气能力远优于单一牛粪厌氧发酵。TS=7.36%时,混合厌氧发酵的产气量是单一牛粪厌氧发酵的1.63~1.71倍;TS=10%时,混合厌氧发酵的产气量是单一牛粪厌氧发酵的2.01~2.14倍。(2)将麦秸秆预处理后与牛粪混合厌氧发酵,能够加快原料中有机物的降解和沼气产生,有利于缩短产气周期。(3)提高发酵原料的TS,产气量提高,但原料利用水平降低。本次对比实验中,发酵料液容积相同:单一牛粪厌氧发酵,TS=10%时的产气量比TS=7.36%时提高16%,原料产气率降低26%;牛粪与麦秸秆混合发酵时,TS=10%时的产气量比TS=7.36%时提高44%,原料产气率降低8.2%;牛粪与预处理麦秸秆混合发酵时,TS=10%时的产气量比TS=7.36%时提高45%,原料产气率降低8.4%;说明在实际进行沼气发酵,要根据实际的情况来选择最佳的TS。(4)将各组PH值变化范围对比发现:单一牛粪厌氧发酵PH值变化最小,牛粪与麦秸秆混合厌氧发酵次之,牛粪与预处理麦秸秆混合厌氧发酵PH变化范围最显著,呈酸化趋势。(5)发酵原料中C元素经过一系列复杂的生物和化学反应过后,仅有24%~42%的C元素转化到沼气中,其中,TS=7.36%时,有56.81%~57.14%转化到CH4中,TS=10%时,有52.22%~54.07%转化到CH4中,剩余的C元素部分被微生物利用,部分随反应的停止沉积在发酵罐底部。(6)在实际工程应用中的启示,为得到最大平均日产气量,发酵罐每次要完全换料且换料时间间隔:单一牛粪、牛粪与麦秸秆混合和牛粪与预处理麦秸秆混合发酵分别控制在7~10、15~18、9天范围内。