活性添加劑對養殖場糞污產沼氣的影響研究

吳楨芬， 蘇有勇，張京景

(昆明理工大學現代農業工程學院，云南昆明 650500)

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活性添加劑對養殖場糞污產沼氣的影響研究

吳楨芬， 蘇有勇，張京景

(昆明理工大學現代農業工程學院，云南昆明 650500)

通過考察活性添加劑對含84消毒液、75%乙醇以及高錳酸鉀的糞污的產氣量的影響，可以得出，活性添加劑對消除消毒液的抑制影響均有一定作用，其中對消除高錳酸鉀消毒劑的抑制作用最強，對消除84消毒液抑制作用最弱。該研究為提高養殖場糞污產氣率和利用率提供理論依據。

活性添加劑；沼氣發酵；產氣率

隨著畜牧業生產的快速發展，畜禽養殖場對環境的污染愈來愈受到人們的關注。目前，大多養殖場采用沼氣發酵技術處理糞污，沼氣發酵是一個多菌群在厭氧條件下共生代謝、使有機物轉化為甲烷和二氧化碳的過程[1]。在厭氧消化過程中，沼氣產量與各種水解酶活性成正比關系。水解酶包括了脂肪酶、纖維素酶、淀粉酶等。有研究表明，要加快發酵原料中纖維素的降解速度，明顯提高沼氣產量，可采用適量添加水解酶的方法[2-4]。沼氣是沼氣發酵微生物在厭氧環境下將農作物秸稈或者禽畜糞便等可降解的生物質經過厭氧消化生成的可燃氣體，是具有很高熱值的清潔燃料[5]。經過凈化的沼氣完全燃燒后只生成水和二氧化碳，不會對環境造成污染。沼氣發酵技術在農業和生態方面的綜合利用具有很大的經濟效益和社會效益。沼氣發酵原料主要包括以秸稈類物質為代表的農業廢棄物、禽畜糞便和污水處理廠的厭氧性污泥，以及生活垃圾等[6-7]。

消毒劑是預防養殖場疫病感染和暴發的重要措施，是養殖場順利發展的重要保證。目前，在養殖場中常用化學消毒劑主要包括鹵素類、氧化劑類和醇類等[8-9]，許多用戶都會選用其作為環境消毒劑，包括高錳酸鉀、過氧化氫等[10]，造成帶有消毒劑的糞污在沼氣發酵過程中的大量厭氧菌的活性受到抑制，出現產氣量下降，甚至導致沼氣池最終不能使用，糞污不能得到很好的處理。因此，減少消毒劑對沼氣發酵的影響，實現沼氣池的正常使用，是實現養殖場的糞污處理和能源利用的關鍵。筆者主要研究活性添加劑對帶有不同消毒劑的養殖場糞污的產沼氣量的影響，為提高養殖場糞污產氣率和利用率提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1菌種。以前期研究中收集的混合菌種進行初步篩選得到的水解性混合菌種作為菌種。

1.1.2發酵原料。以新鮮豬糞為原料，取自云南省昆明市郊區養殖場的鮮豬糞(不含任何消毒劑)。經測定，豬糞的VS質量分數為73.78%，TS質量分數為24.71%， pH為6.5。

1.1.3消毒劑。選取3種典型常用的養殖場消毒劑為研究對象，分別是高錳酸鉀晶體消毒劑、75%乙醇消毒液和84消毒液(以次氯酸鈉為主要有效成分，有效氯含量5%左右)。

1.2 試驗方法

1.2.1活性添加劑的制備。活性添加劑的發酵原料為麥麩，在麥麩中加水，使其含水量達60%～70%，攪拌均勻，再接入5.5%左右的混合麩曲種，之后裝入簸箕的料量以5～7 cm厚為宜；擺在架子上，扣蓋相同大小的簸箕，在室溫下培養3～4 d，在此期間進行1～2次翻料；發酵完畢后，風干至水分含量低于4%。

1.2.2試驗設計。試驗以含0.125%的84消毒液、含0.250%的75%乙醇以及含0.025%的高錳酸鉀(不加添加劑)的糞污為3個對照組，然后考察在對照組中分別添加0.005%、0.010%和0.020%活性添加劑對產氣量的影響。

1.2.3試驗裝置。采用自制的試驗型沼氣發酵裝置，包括發酵瓶、集氣瓶和集水瓶，各瓶總容積為500 ml，采用排水集氣法測定每天的產氣量。

2 結果與分析

2.1 活性添加劑對含高錳酸鉀的糞污發酵產沼氣的影響不同比例活性添加劑對含高錳酸鉀的糞污發酵產沼氣影響的試驗結果見圖1。從圖1可知，當添加量為0.005%時，產氣量有所增加，總產氣量增加約108 ml；當添加量為0.010%時，總產氣量增加約240 ml；當添加量為0.020%時，在第15天時，產氣量大幅增長，到第23天時，總產氣量增加約523 ml。由此可見，活性添加劑的添加對消除高錳酸鉀的抑制影響作用明顯，特別在添加量>0.020%時，消除作用非常顯著。

2.2 活性添加劑對含75%乙醇的糞污發酵產沼氣的影響不同比例活性添加劑對含75%乙醇的糞污發酵產沼氣影響的試驗結果見圖2。從圖2可知，當添加量為0.005%時，對比對照組，每天的產氣量小幅增加，到第23天時，產氣總量增加了約60 ml，增加量不大；當添加量為0.010%時，從第9天到第17天，產氣量有大幅增加，從第20天開始，產氣量又有一個大幅提升期，總產氣量比對照組增加了約200 ml；但當添加量繼續增加到0.020%時，產氣量與添加量為0.010%差不多，沒有明顯增加。因此，當活性添加劑量>0.010%時，對消除75%乙醇消毒液的抑制影響有明顯的作用。

2.3 活性添加劑對含84消毒液的糞污發酵產沼氣的影響不同比例活性添加劑對含84消毒液的糞污發酵產沼氣影響的試驗結果見圖3。從圖3可知，當添加量為0.005%時，84消毒液的抑制效果仍很強，產沼氣量基本沒有太大的變化，仍然為前16 d產氣量低，之后產氣量猛增；當添加量為0.010%時，對比對照組，產氣量一直保持一定的增速，可見添加劑已經消除了一部分消毒液的抑制作用，到第23天時

總產氣量略高于對照組80 ml；當添加量為0.020%時，每天的產氣量都有所增加，總量提升了約110 ml。 因此，活性添加劑對消除84消毒液的抑制影響有一定作用，對產氣過程有影響，但對總產氣量的影響并不大。

3 結論

通過考察不同活性添加劑對含高錳酸鉀、75%乙醇以及84消毒液的糞污的產氣量的影響，可知活性添加劑對消除消毒液的抑制影響均有一定作用，其中對消除高錳酸鉀消毒劑的抑制作用最強，對消除84消毒液抑制作用最弱。

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[10] 秦少青.消毒劑的正確選擇和使用[J].畜牧獸醫科技信息，2003(19)：40.

Study on Influence of Active Additive on Biogas Production Rate of Livestock Farm Faeces

WU Zhen-fen,SU You-yong,ZHANG Jing-jing

(Faculty of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan 650500)

The effect of active additive on biogas fermentation of faeces containing potassium permanganate,75% ethanol and 84 disinfection respectively were studied,the results showed that there are certain effect for active additive to eliminate the disinfectant restraint influence,the eliminate effect on potassium permanganate disinfectant is the srongest and on 84 disinfectant is the weakest.The study can provide theoretical basis for improving farm waste gas production rate and utilization rate.

Active additive; Biogas fermentation; Biogas production rate

云南省教育廳基金項目(2013Y322)。

吳楨芬(1981- )，女，江西南昌人，講師，碩士，從事農業生物環境能源工程方面的研究。

2014-12-15

S 181.3

A

0517-6611(2015)04-247-02