底物浓度对产甲烷菌群产气性能的影响

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1、黑龙江农业科学２０１０（６）：１３９～１４１ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ底物浓度对产甲烷菌群产气性能的影响刘杰，王大蔚，裴占江（黑龙江省农业科学院农村能源研究所，黑龙江哈尔滨１５００８６）摘要：试验设置６种不同ＴＳ浓度（２％、４％、６％、８％、１０％、１２％）的牛粪发酵液，在保持相同的恒温条件下，对比各处理在发酵过程中的产气量，沼气中ＣＨ４含量，ｐＨ变化情况。结果表明：发酵浓度不同，甲烷的产量也不同，以ＴＳ６％、８％最高，１０％、１２％次之，４％、２％和ＣＫ较低，但是各处理产气高峰出现的时期相同。在相同的发酵温度条件下，沼气中的ＣＨ４含量与发酵浓

2、度有关，牛粪料液浓度越高沼气中的ＣＨ４含量越高，试验的６种发酵浓度，以ＴＳ１２％的处理ＣＨ４含量最高，平均可达５０％以上。发酵浓度不同的牛粪发酵料液在启动发酵初期，ｐＨ均下降，然后上升，后期又趋于稳定，发酵浓度越大，越易发生酸化。关键词：牛粪；底物浓度；甲烷含量；ｐＨ中图分类号：Ｓ２１６．４文献标识码：Ａ文章编号：１００２２７６７（２０１０）０６０１３９０３沼气发酵技术是建设社会主义新农村、缓解１Ｌ无机盐溶液包括：Ｋ２ＨＰＯ４１２ｇ，我国农村能源紧张和降低环境污染的重要途径之ＫＨ２ＰＯ４１２ｇ，（ＮＨ４）２ＳＯ４１２ｇ，ＮａＣｌ１２ｇ，Ｍｇ一。发酵的工艺参数对沼气产气量和质

3、量影响很ＳＯ４·７Ｈ２Ｏ１２ｇ，ＣａＣｌ２·２Ｈ２Ｏ１２ｇ。大，采用合适的发酵工艺参数是高效生产沼气的１Ｌ维生素液中包括：钴氨素０．０１０ｇ，抗坏［１］血酸０．０２５ｇ，核黄素０．０２５ｇ，柠檬酸０．０２０ｇ，吡关键。因此农村户用沼气池的投料发酵浓度高低对沼气产量、沼气中的甲烷含量的影响及发酵多醛０．０５０ｇ，叶酸０．０１０ｇ。对氨基苯甲酸［２］浓度，一直是沼气技术工作者探讨研究的问题。０．０１０ｇ，肌酸０．０２５ｇ。该试验发酵浓度设２％、４％、６％、８％、１０％和１Ｌ微量元素液中包含：ＭｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ１２％在保持３０℃恒温、厌氧的条件下，每天测发０．０１ｇ，ＺｎＳＯ４·７Ｈ２

4、Ｏ０．０５ｇ，Ｈ３ＢＯ３０．０１ｇ，酵液的ｐＨ和沼气产量及沼气中的甲烷含量，通Ｎ（ＣＨ２ＣＯＯＨ）３１．００ｇ，ＣａＣｌ２０．０１ｇ，Ｎａ２ＭｏＯ４过不同发酵浓度的对比，探索不同发酵浓度对所０．０１ｇ，ＣｏＣｌ２·６Ｈ２Ｏ０．２０ｇ，ＡｌＫ（ＳＯ４）２产沼气总量和甲烷含量的关系，找出最佳的牛粪０．０１ｇ，ＣｏＣｌ２·６Ｈ２Ｏ０．１０ｇ，ＮｉＣｌ２·６Ｈ２Ｏ投料浓度，为科学指导农村户用沼气生产技术提０．０２ｇ，ＦｅＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０．１０ｇ。供依据。１．２方法１．２．１试验装置试验装置为黑龙江省农业科１材料与方法学院农村能源研究所实验室自行设计的小型厌氧１．１材料发酵装置，主要由发酵

5、瓶与集气装置组成。１．１．１菌种混合菌由黑龙江省农业科学院农１．２．２培养方法向２５０ｍＬ血清瓶中注入村能源研究所从沼气发酵罐中提取沼液分离１００ｍＬ培养基，充氮脱氧后灭菌备用；取出菌种，得到。同时将菌种打碎；用无菌注射器取打碎后的发酵１．１．２培养基１Ｌ培养基中的基本成分包括：菌种。按体积比为１∶４的比例接种到装有液体ＭｇＣｌ２０．１ｇ，ＮａＣｌ３．０ｇ，ＮＨ４Ｃｌ１．０ｇ，培养基的血清瓶中；取烘干后的牛粪按不同浓度Ｋ２ＨＰＯ４０．４ｇ，ＫＨ２ＰＯ４０．４ｇ，半胱氨酸０．５ｇ，酵母加入到血清瓶中，共设６个浓度梯度，将接种完成膏５．０ｇ。无机盐溶液２５．０ｍＬ，维生素液１０．０ｍＬ

6、。的血清瓶置于３０℃条件下富集培养。每个处理微量元素液１０．０ｍＬ，０．２％刃天青０．２ｍＬ，ｐＨ７．０。设３次重复。１．２．３分析方法气相组分由气相色谱仪（ＧＣ收稿日期：２０１００１２９７８９０Ａ，美国安捷仑科技有限公司生产）测定，使基金项目：哈尔滨市科技创新人才研究专项资助项目用热导检测器（ＴＣＤ）；气化温度１００℃，柱温（ＲＣ２００９ＱＮ００８００６）；黑龙江省农业科学院创新工程资助项目５０℃，检测器温度２５０℃；高纯氮气、氢气为载气，第一作者简介：刘杰（１９７４），男，黑龙江省延寿县人，博士，流量为３０ｍＬ·ｍｉｎ１。通过外标法定量分析气副研究员，从事可再生能源研

7、究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｊｉｅ１６７７＠１２６．ｃｏｍ。体中各组分的含量。所产生的气体用排水法收集１３９黑龙江农业科学６期和计量。由图３可知，各处理甲烷含量在２０ｄ之前含量较２结果与分析低，低于４０％，没有达到正常水平，在２０ｄ后，ＣＨ４含量达到４０％～５０％以上，基本达到了正常２．１沼气发酵过程中日产气量和产气总量的水平，与产气量的第２个峰值一致。由图４可知，变化在整个发酵周期内各处理的平均甲烷含量随着干接种量对沼气发酵产气量的影响明显。由图物质浓度的增加而提高，１