基于牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響分析

張馨月 丁偉

摘要：隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量逐漸提升，對沼氣的需求量有所增加，為了滿足人們的沼氣需求，開始探索最佳的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方式，使用多種廢棄物混合法，實現(xiàn)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的目的。但是，不同廢棄物的混合比例會對沼氣的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生影響，針對于此，下文分析牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響，總結(jié)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：牛糞與花椰菜；廢棄物混合比例；厭氧發(fā)酵；沼氣

牛糞與花椰菜廢棄物混合之后進行厭氧發(fā)酵，有利于生產(chǎn)出沼氣資源，為人們的生活提供能源支持。然而，不同廢棄物的混合比例會對沼氣厭氧發(fā)酵效果產(chǎn)生不同程度的影響，所以，在發(fā)酵處理的過程中，需要根據(jù)實際情況進行合理的協(xié)調(diào)控制，以此促進厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣工作的合理實施。

一、材料與方法

（一）材料

選取農(nóng)田中的花椰菜材料，利用粉碎機將其粉碎成為3cm到5cm規(guī)格的小段。選取奶牛場的牛糞，在實驗之前堆漚十天左右。選取村莊中正在使用的沼氣池，在實驗之前將其溫度控制在36攝氏度，利用2HZ的搖床進行接種物的搖晃處理，時間為24小時，預(yù)防內(nèi)生甲烷氣體對實驗結(jié)果造成的影響。實驗中所使用的材料理化性質(zhì)詳見表1。

（二）實驗方法

在實驗工作中，開展五個處理工作，分為A/B/C/D/E。其中，A的花椰菜廢棄物225克，牛糞75克，接種物210克。B中花椰菜廢棄物210克，牛糞101克，接種物210克。C中花椰菜廢棄物151克，牛糞151克，接種物210克。D中花椰菜廢棄物301克，牛糞0克，接種物210克。E中花椰菜廢棄物0克，牛糞301克，接種物210克。

實驗過程中進行厭氧發(fā)酵裝置的設(shè)計，主要采用水浴恒溫振蕩器設(shè)備、發(fā)酵瓶設(shè)備、集氣瓶設(shè)備、級水平設(shè)備、軟管設(shè)備等進行處理。在自主制作的厭氧發(fā)酵裝置中開展實驗工作，將原材料設(shè)置在瓶體之內(nèi)，接種之后將固體的含量設(shè)定為10.1%，PH數(shù)值調(diào)節(jié)在7.7左右，然后封裝處理。在開始實驗的時候，向反應(yīng)器之內(nèi)，充入適量的氮氣，完全驅(qū)趕其中的氧氣，然后設(shè)置橡膠塞，使用封口膜進行密封處理，將其設(shè)置在溫度為35攝氏度左右的區(qū)域之內(nèi)，開展厭氧發(fā)酵活動。每組取三次數(shù)值，然后取平均值作為實驗結(jié)果。

在分析工作中，總固體濃度利用烘干法進行研究，將其設(shè)置在106攝氏度的環(huán)境中，烘干4小時到6小時。揮發(fā)性的固定也是利用烘干方法，將其設(shè)置在600攝氏度的環(huán)境下烘干1小時左右。含水率測定中，將其設(shè)置在106攝氏度環(huán)境中烘干3小時到4小時。揮發(fā)性有機酸以及甲烷的測定都需要進行符合氣體分析儀的使用。

二、結(jié)果

（一）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣量的影響

在實驗之后可以發(fā)現(xiàn)前三個處理方式的產(chǎn)氣量變化情況較為接近，在發(fā)酵一周的時候，出現(xiàn)了氣體產(chǎn)生高峰，B處理方式比A處理方式、C處理方式的產(chǎn)氣量分別高出155毫升與5毫升。在第二十天的時候，發(fā)生了第二個產(chǎn)氣的高峰數(shù)值，B處理方式比A處理、C處理的產(chǎn)氣量分別高75毫升與11毫升。在整個處理工作中可以發(fā)現(xiàn)，D處理方式的日產(chǎn)氣量很少，主要因為花椰菜的廢棄物中，糖分元素的含量很高，不容易進行厭氧發(fā)酵的酸化產(chǎn)氣量很低。而E處理的產(chǎn)氣量區(qū)域穩(wěn)定[1]。

（二）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣甲烷含量的影響

在實驗之后進行結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)，除了D處理之外，其他的處理法在半個月的時候，甲烷氣體就開始增加，在半個月之后呈現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。由此得知花椰菜與牛糞之間相互混合的不同比例對甲烷氣體的體積分數(shù)產(chǎn)生影響，在整體發(fā)酵周期之內(nèi)，D處理的甲烷體積分數(shù)為3.7%，E處理為61.0%，A處理為44.3%，B處理為55.2%，C處理為59.1%。由此可以發(fā)現(xiàn)，花椰菜廢棄物厭氧發(fā)酵期間，在其中添加牛糞，能夠促進甲烷氣體的生成，但是，并非添加很多數(shù)量就可以提升甲烷體積分數(shù)，主要因為在二者之間比例達到某些程度的時候，生物數(shù)量最佳，分解轉(zhuǎn)化作用很高，無需增加牛糞的比例。所以，在本次研究之后，全面分析花椰菜廢棄物的利用特點，可以將其與牛糞的混合比例設(shè)定為2比1，此時的甲烷體積分數(shù)最高[2]。

（三）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣PH值的影響

在實驗分析之后，發(fā)現(xiàn)五個處理的PH數(shù)值變化較為相似，在前十天的時候呈現(xiàn)下降趨勢，然后升高，穩(wěn)定在7.1左右。B處理與C處理、E處理的PH數(shù)值回升速度加快，在半個月的時候最高。所以，在對花椰菜廢棄物進行厭氧發(fā)酵期間，合理的添加牛糞材料，有利于加快PH數(shù)值的增加速度，營造良好的甲烷生長環(huán)境。而D處理在發(fā)酵期間，PG值始終在6.1左右，未能升高，可見，花椰菜廢棄物的厭氧發(fā)酵，需要牛糞材料提供支持[3]。

（四）牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣VFA的影響

在實驗之后進行分析可以得知，花椰菜廢棄物與牛糞之間相互混合，VFA的變化呈現(xiàn)出差異，五個處理都是先增加然后降低，A/B/C與E處理中的VFA在第十天的時候數(shù)據(jù)最大，分別為1799.1毫克/升/1703.1毫克/升/1102.1毫克/升/910.3毫克/升。D處理的含量在半個月的時候數(shù)據(jù)最大，為1923.2毫克/升這也說明了，在厭氧發(fā)酵方面，花椰菜為酸化時期，可以增加甲烷氣體的含量，考慮到厭氧發(fā)酵條件，可以將花椰菜與牛糞兩種材料的比例設(shè)定為2比1。以此提升氣體的產(chǎn)生量，達到良好的處理目的[4]。

三、結(jié)論

對于花椰菜廢棄物而言，在與牛糞材料相互混合進行厭氧發(fā)酵的過程中，除了能夠產(chǎn)生沼氣之外，還可以針對農(nóng)業(yè)的廢棄物進行合理處理，形成厭氧消化的流程，預(yù)防環(huán)境污染問題。上文實驗之后建議將二者的比例設(shè)定成為2比1，能夠達到良好沼氣生產(chǎn)效果。所以，在厭氧發(fā)酵方面應(yīng)進行合理的分析，全面了解二者之間的關(guān)系與實際情況，合理的參與到厭氧發(fā)酵環(huán)節(jié)中[5]。

對于花椰菜以及牛糞材料而言，混合的比例對厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣會產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致PH值以及甲烷氣體的體積分數(shù)等增加或是減少。上述研究中還設(shè)定了無牛糞的處理組，也就是D組，所產(chǎn)生的氣體含量很少，可見如若單純進行花椰菜廢棄物的厭氧發(fā)酵，很難提升沼氣生產(chǎn)效果，所以，應(yīng)謹慎的處理[6]。

參考文獻：

[1]尹燕，王興田，楊道蘭，等.牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，2017，25（1）：116-119，123.

[2]尹燕，王興田，楊道蘭，等.牛糞與花椰菜廢棄物混合比例對厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，2017，185（1）：116-119+123.

[3]王殿龍，吳波，艾平，等.兩步預(yù)處理對厭氧消化產(chǎn)酸纖維酶解和沼氣發(fā)酵的影響[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018，69（3）：322-327.

[4]劉智敏，朱建航，成家楊.高溫厭氧發(fā)酵有機廢物生產(chǎn)沼氣綜述[J].生物學(xué)雜志，2017，4（1）：58-64.

[5]夏鳴，汪云，孫運蘭.煙草廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的研究進展[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018，12（18）：90-91.

[6]白順星，龔舒靜，楊姝，等.組合外源添加劑對雜交狼尾草厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2018，136（5）：958-964.