牛糞攪拌式固定床沼氣發酵條件的優化

馬茹霞，洪艷華，艾士奇，鄧兵，賈軍，晏磊，王偉東

（黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院，大慶163319）

牛糞攪拌式固定床沼氣發酵條件的優化

馬茹霞，洪艷華，艾士奇，鄧兵，賈軍，晏磊，王偉東

（黑龍江八一農墾大學生命科學技術學院，大慶163319）

以牛糞為沼氣發酵原料，利用連續攪拌式反應器（Continuous stirred tank reactor，CSTR）和碳纖維載體構建攪拌式固定床反應器，研究料液濃度（TS）、碳氮比（C/N）、溫度、pH、水力停留時間（HRT）和攪拌轉速對甲烷產量的影響，通過響應面設計進行回歸分析，結合滿意度函數確定牛糞攪拌式固定床厭氧發酵工藝的最佳參數。研究結果表明最佳工藝條件為：TS 8%，C/N 25∶1，溫度39℃，pH 7.5，HRT 10 d。驗證分析表明，模型預測值與試驗值相吻合（偏差2.27%），模型擬合度較好。

牛糞；攪拌式固定床；沼氣；響應面分析法；發酵條件優化

隨著我國奶牛養殖規模的不斷擴大，大量未處理的牛糞日益成為環境污染的重要因素，對牛糞進行厭氧發酵處理是當前實現其無害化與資源化的主要的手段之一［1］。傳統的厭氧發酵連續攪拌式反應器（Continuous stirred tank reactor，CSTR）工藝具有發酵時間長、沼氣產量低、微生物易隨發酵產物排出而浪費等缺點［2］，如果添加適宜的載體固定反應器中的微生物進而增加微生物的滯留期，可提高反應器的發酵性能［3］。孫宇等人以牛糞為發酵原料，篩選厭氧發酵固定床最佳載體材料，以碳纖維薄膜為載體的沼氣產量和甲烷產量分別比不加載體提高12.1%和15.6%［4］。林長松等研究發現在固定床厭氧反應器中添加炭纖維載體具有較高的COD去除率和產氣效率，能夠抵抗低pH、高負荷沖擊的能力，在運行過程中不易發生反應器堵塞的現象［5］。……