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随着石油、煤炭等化石原料的大量消耗,并且化石原料的消耗量每年都在增加。化石原料的消耗为快速发展的社会提供了能量的同时也给自然来了各种各样的环境问题,例如温室效应,全球变暖,生态平衡破坏,极地冰川和高原冻土融化,海平面上升,气候灾害频发,SO2、粉尘造成酸雨和水环境污染等重大环境事故。因此环境问题成为了当今世界乃至中国共同关注的问题,这就成为了构建环境友好型社会亟待解决的问题。这就要求一方面加快转变经济发展方式,另一方面加大科技投入,来寻求新能源,例如太阳能、核能、风能、水能和生物质能,在这些新能源中生物质能是最安全、最稳定的一种能源。因此利用农业废弃物和畜禽粪便来制取生物质能源——沼气成为当今研究的重点,同时也为解决环境污染和减少化石原料的消耗提供了可行性。本试验选取牛粪、猪粪和秸秆为沼气发酵原料,研究了厌氧发酵在恒温以及常温条件下不同原料配比对脱氢酶、辅酶F420、微生物群落结构和产气量的影响。旨在通过本研究了解不同原料以及配比对厌氧发酵过程中酶的活性、微生物群落结构的变化和产气特性的变化来确定最佳发酵原料的配比和了解厌氧发酵过程的动态过程,为农村厌氧发酵在选料和配料上提供技术指导,为厌氧发酵提供一定的理论依据,本试验的研究结果如下:1.不同原料配比对厌氧发酵过程中产气、VFA和脱氢酶的影响(1)不同配比的牛粪与小麦秸秆混合厌氧发酵制取沼气,添加牛粪与小麦秸秆混合发酵比单纯的小麦秸秆和牛粪发酵效果要好,并且牛粪与小麦秸秆混合发酵可以使厌氧发酵过程提前达到产气高峰,提高沼气的产量。综合日产气量和累积产气两个指标,对厌氧发酵原料的配比牛粪与小麦秸秆的比例为1:1最好。(2)VFA的含量变化反映了日产气量的变化情况,相关性分析表明VFA与日产气量呈极显著性正相关(r=0.412,p<0.01)。(3)从整体上来说脱氢酶活性变化可以反映厌氧发酵过程中微生物活性的变化,但是与产气量相关性不显著(p>0.05)。(4)牛粪与小麦秸秆混合发酵可以使厌氧发酵过程更加稳定,使厌氧发酵过程的pH值保持在8左右,有利于产甲烷菌的生长和繁殖。2.不同原料配比对厌氧发酵过程中辅酶F420和微生物群落结构的影响(1)辅酶F420作为厌氧发酵过程中产甲烷菌活性的指标,它的活性变化代表了厌氧发酵过程成中产甲烷菌的活性变化,但是本研究结果表明它与日产气量之间的相关性不明显(P>0.05),因此辅酶F420作为厌氧发酵的活性指标有待于进一步的研究。(2)在恒温状态下,不同原料的配比进行厌氧发酵制取沼气,厌氧发酵过程中细菌的群落结构变化程度是存在差异的,细菌群落结构变化剧烈程度为处理CM<CM:S=1:1<CM:S=2:1<CM:S=3:1。3.不同原料对厌氧发酵过程中脱氢酶以及辅酶F420的影响(1)发酵罐中的温度可以影响发酵过程中产气量的变化,它们极显著正相关(r=0.620,P<0.01),同时发酵罐中的温度也受到室温的影响,同样也是极显著正相关(r=0.543,P<0.01)。(2)脱氢酶的活性变化可以反映室温状态下厌氧发酵产气过程中污泥活性的指标,与产气量呈显著正相关(r=0.347,P<0.05),并且脱氢酶的活性受到发酵罐中温度的影响(r=0.364,P<0.05)。(3)辅酶F420的活性与日产气量的相关性不显著(P>0.05),是否可以作为厌氧发酵过程中活性指标有待于进一步研究。辅酶F420的活性变化与pH的变化呈现极显著负相关(r=-0.385,P<0.01)。4.不同原料对厌氧发酵过程中微生物群落结构的影响(1)不同的原料对细菌群落结果存在差异。本研究结果表明处理CM在发酵的前35d要比CM:S更加稳定;而处理SM:S要比SM在厌氧发酵过程中细菌的群落结构相对稳定。(2)在厌氧发酵过程中,处理CM:S与SM:S这两个处理的古菌群落结构相对于处理CM和SM在前45d更加稳定,这就说明了牛粪和猪粪与秸秆混合发酵有助于古菌群落结构的稳定性。