藍藻與稻草混合厭氧發酵產沼氣研究

摘要 [目的]探討藍藻與稻草混合厭氧干發酵的可行性及產氣特性。[方法]采用批量發酵的方式，比較藍藻、稻草以及藍藻與稻草混合發酵產沼氣的能力。[結果]接種物與物料TS（干物質）1∶ 1時，在恒定溫度為35 ℃的發酵環境中停留60 d，單獨藍藻厭氧發酵TS產氣率為267 ml/g，單獨稻草厭氧發酵TS產氣率為320 ml/g，而藍藻與稻草TS 1∶ 1混合發酵物料TS產氣率為362 ml/g，比單獨藍藻、稻草厭氧發酵產氣率都高。[結論]藍藻與稻草混合發酵有利于厭氧發酵產氣的進行，可以有效提高發酵物料的利用率。

關鍵詞 藍藻；稻草；混合厭氧發酵；沼氣

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05558-02

Abstract [Objective] The research aimed to study the feasibility and gas production characteristics of the codigestion of blue algae and straw.[Method] Codigestion and separate digestion of blue algae and straw by the batch experiment of dry fermentation was conducted. And the biogas production capacities of each digestion group were compared.[Result] The results showed that temperature for the batch dry fermentation experiment was 35 ℃， and the retention time was 60 days. With TS ratio of inoculum and feedstock of 1∶ 1， the biogas production rate of blue algae was 267 ml/g TS（dry matter）， and straw was 320 ml/g TS（dry matter）. But the biogas production rate of codigestion （with TS ratio of blue algae and straw of 1∶ 1） was 362 ml/g which was higher than pure algae and straw fermentation. [Conclusion] This research indicated that codigestion of blue algae and straw could improve the utilization rate of substrate.

Key words Blue algae； Straw； Codigestion； Biogas

近年來，隨著社會與經濟的發展，環境污染成為人們最為關心的話題。因湖泊水體富營養化而導致的藍藻問題和因秸稈焚燒導致空氣污染的問題常見諸報端，其中以江蘇地區最為嚴重。太湖藍藻年年爆發，其中2007年的藍藻大爆發嚴重影響了太湖周邊市民的生活用水，給周邊群眾生活與健康帶來了非常不利的影響[1]。同時，每年秸稈大量被焚燒，2012年因秸稈焚燒導致江蘇各地空氣質量下降，可見度降低，嚴重影響了市民的正常生活和出行的交通安全[2]。

由此可見，藍藻和秸稈的資源化利用是亟待解決的關鍵問題。目前國內針對藍藻和稻草利用的研究很多，其中都有利用藍藻、稻草進行厭氧發酵產沼氣這一利用途徑[3-10]。但是利用兩者混合進行厭氧發酵的研究較少，為此，筆者重點研究藍藻和稻草混合厭氧發酵的可行性及產氣特性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

發酵原料：藍藻取自江蘇太湖藍藻打撈堆放點，稻草為溧陽某農田曬干的干稻草。接種物：取該研究課題組實驗室在35 ℃條件下馴化富集3個月的厭氧污泥。原料和接種物的主要成分見表1。

空白對照組共產氣660 ml，由表3可以看出，試驗組A純藍藻TS產氣率為267 ml/g，試驗組B藍藻稻草混合物TS產氣率為362 ml/g，試驗組C純稻草TS產氣率為320 ml/g，

藍藻和稻草混合發酵物比藍藻和稻草分別厭氧發酵產氣都高，TS產氣率比單獨發酵的簡單加和提高了23.3%。可以得出藍藻和稻草混合后更適宜厭氧發酵，兩種物質相混合可以促進厭氧發酵的進程。

圖2為試驗組每日所產沼氣中甲烷含量的曲線，可以看出3個試驗組均正常產氣，發酵啟動迅速，在第4天后均可以點燃，并且甲烷含量均維持在50%以上，平均甲烷含量達到60%以上，保證了所產沼氣的品質。

3 結論與討論

試驗結果表明，藍藻和稻草秸稈均是能很好地發酵產沼氣的原料，且藍藻和稻草秸稈混合發酵更有利于增加沼氣產量，提高發酵效率。在發酵溫度為35 ℃、厭氧停留時間為60 d、發酵TS濃度為15%的條件下，純藍藻厭氧發酵TS產氣率為267 ml/g，純稻草厭氧發酵TS產氣率為320 ml/g，而藍藻與稻草按TS比1∶ 1混合后共發酵的物料TS產氣率可達362 ml/g，比單獨的藍藻、稻草厭氧發酵產氣量提高23.3%。該研究為工程應用提供了理論數據參考。在工程實際應用中，可根據物料的具體性質進一步優化藍藻和稻草的物料配比，提高產氣率。

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