不同菌劑對食蟹猴養殖廢液沼氣發酵的影響分析

覃子瑞 符明泰 林勇 韋富毅

摘 要 為提高食蟹猴養殖場沼氣工程養殖廢液的轉化率，使其充分發酵，提高沼氣工程產氣量。本試驗通過在自制的小型沼氣罐中添加桂沼牌、腐桿劑、綠潔靈3種沼氣發酵菌劑進行產氣試驗，從試驗中看出，添加腐桿劑牌沼氣發酵促進劑能更好地降解食蟹猴養殖場廢液。

關鍵詞 食蟹猴；沼氣；發酵劑

中圖分類號：X172；S216.4 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）24--02

防城港常春生物技術開發有限公司的養殖場存欄食蟹猴1萬多只，日沖洗養殖廢液總量100～140 t/d。現建有池容為900 m3的CSTR反應器，建有酸化調節池85 m3、沉淀池85 m3、貯液池1 300 m3、貯氣柜80 m3、污泥干化場100 m2。

為進一步提高沼氣工程對猴場養殖廢液的轉化率，使其能更充分發酵，降低流出沼液的COD值。同時，提高沼氣工程產氣量。本試驗通過在自制的小型沼氣罐中進行添加不同發酵菌劑的食蟹猴養殖廢液沼氣發酵試驗，以期得到較適宜沼氣工程的沼氣發酵促進劑。

1 試驗材料及裝置

1.1 發酵原料

試驗發酵原料來自防城港常春生物技術開發有限公司食蟹猴養殖場養殖廢液（廢液通過格柵去除了固體糞塊及其它固體雜物）。

1.2 添加發酵菌劑

本試驗使用的發酵菌劑3種，分別為：1號菌劑，桂沼牌，廣西產；2號菌劑，腐稈劑，佛山金葵子植物營養有限公司；3號菌劑，綠潔靈，北京合百意生態能源科技開發有限公司。

1.發酵罐；2.進料口；3.沼氣流量計；4.導氣管；5.沼氣分析儀

圖1 厭氧發酵裝置示意圖

1.3 沼氣發酵罐

采用PVC-U焊接而成的正方體沼氣發酵罐。發酵罐規格為長0.5 m×寬0.5 m×高0.8 m，分為發酵區、儲氣區、水壓間，發酵區容積為0.15 m3。共4只。厭氧發酵裝置如圖1所示。

2 試驗方法

以正常發酵的沼液作為接種物，接種量為22.0 L，約占發酵總體積的15%，在每個發酵罐中加入發酵原料127 L，按表1分別在各個處理中加入100 g發酵菌劑，處理1為空白對比，處理2為1號菌劑，處理3為2號菌劑，處理4為3號菌劑，各處理詳見表1。

表1 原料預處理表

序號 原料 干物質含量/% 添加物 添加量/g

處理1 食蟹猴養殖廢液 6.0 0 0

處理2 食蟹猴養殖廢液 6.0 1號菌劑 100

處理3 食蟹猴養殖廢液 6.0 2號菌劑 100

處理4 食蟹猴養殖廢液 6.0 3號菌劑 100

3 記錄方法

3.1 沼氣啟動速度

通過沼氣檢測儀測出所產氣體濃度達到28%所需天數，或者通過對氣體進行點燃，可以燃燒的起始日數。

3.2 沼氣產量

采用沼氣專用流量計測定。沼氣的總產量可直接從沼氣流量計讀出，沼氣的日產量從當日流量計讀數減去前1 d讀數得出，每天08：00記錄。

3.3 CH4含量

采用沼氣分析儀測定，每天08：00測定1次。

3.4 連續試驗時間

2013年8月16日開始裝罐，連續監測60 d。

4 結果與分析

4.1 啟動時間

通過檢測沼氣CH4含量得知，處理1、處理2、處理3、處理4在原料裝罐后啟動時間分別約為第3天、第2天、第2天和第1天。試驗表明，添加不同的復合菌劑，沼氣啟動時間不同。添加復合菌劑的處理2、處理3和處理4分別比處理1啟動快1 d、1 d和2 d。啟動最快的是處理4，2號菌劑和3號菌劑在啟動速度方面沒有明顯差別。

從結果可以看出，添加3號菌劑后，原料前期可能消化速度快，縮短了原料水解產酸階段的時間，提高了產氣速率。

4.2 不同菌劑對產沼氣量的影響

各處理日累積產氣量變化情況如圖2所示。從圖2可以看出，在試驗時間、環境溫度條件相同的情況下，各處理在厭氧發酵60 d后，處理1、處理2、處理3、處理4累積沼氣產量分別為1.71、2.071、2.086、1.942 m3。處理2、處理3和處理4總產氣量分別比處理1提高21.10%、21.98%和13.6%。這說明原料中添加發酵菌劑后，食蟹猴養殖廢液中的如纖維素等結構復雜大分子物質能更容易被菌劑中的微生物菌群分解，原料消化速率較快，轉化率提高。同時，從圖2中也可以看出，在添加菌劑的各處理中，產氣效果也不一樣，處理2和處理3累積產氣量相差不大，但比處理4高。

圖2 不同添加菌劑累積產氣量變化情況

圖3 不同添加菌劑日產氣量的變化情況

各處理日產氣量。由圖3可以看出，處理4啟動最快，前9 d產氣量比處理1、處理2、處理3都大。這說明添加3號菌劑，可有效縮短水解酸化階段，有利沼氣啟動和提高發酵前期沼氣量。4個處理產氣量峰值大約都在第8～22天，處理1、處理2、處理3、處理4最大日產沼氣量分別為0.214、0.267、0.260、0.252 m3。添加1號菌劑的處理2在峰值時產氣量最大，達到0.267 m3而未添加復合菌劑的處理1最大日產氣量只有0.214 m3。這說明，添加菌劑可有效提高沼氣量。另外，處理4在產氣后3～35 d內產氣相對比較平穩。在前35 d，4個處理所產沼氣量分別占60 d總產氣量的78.78%、81.81%、78.61%和77.07%。36 d后日產沼氣量回落明顯，36～60 d各處理日產氣量很小，回落曲線也比較平緩。這說明養殖場廢液厭氧發酵35 d后，大部分原料已被消化。因此，要想提高沼氣工程效率，可以加快原料轉換時間。

4.3 不同菌劑對產氣甲烷含量的影響

不同菌劑對甲烷含量的影響。由圖4可以看出，4個處理甲烷含量變化趨勢基本一致。前12 d，甲烷含量與發酵時間呈線性遞增關系。7 d后，甲烷含量比較穩定。從試驗結果看，處理2、處理3、處理4比處理1甲烷含量都稍有提高。從第16天開始至試驗結束，處理2的甲烷含量比處理1高出近6%。這說明添加菌劑可有效提高甲烷含量。

圖4 不同預處理CH4含量的變化情況

5 結論

在食蟹猴養殖廢液沼氣發酵中添加發酵菌劑，都能不同程度提高沼氣產量、產氣速度、甲烷濃度。添加桂沼復合菌劑處理前15 d產氣量最高，產氣速度最快。整個試驗產氣階段，添加桂沼及腐稈劑菌劑累計產氣量比添加綠秸靈菌劑的高。

在食蟹猴養殖廢液原料中添加幾種發酵菌劑后，各菌劑對厭氧發酵產生的甲烷含量變化趨勢基本一致。產氣穩定后，甲烷含量都高于60%，差別不大。

綜合上述數據，在此沼氣工程中添加腐稈劑復合菌劑能更好增加沼氣發酵速率，提高養殖廢棄物的降解速度。

參考文獻

[1]邊炳鑫，趙由才.農業固體廢物的處理與綜合利用[M].北京：化學工業出版社，2005：6-7.

[2]馮宏，李華興.菌劑對堆肥的作用及其應用[J].生態環境，2004，13（3）：439-441.

[3]薛智勇，王衛平.復合菌劑和不同調理劑對豬糞發酵溫度及腐熟度的影響[J].浙江農業學報，2005，17（6）：354-358.

[4]王艷芹，劉英，張昌愛，等.菌劑對秸稈原料戶用沼氣池產氣量的影響試驗研究[J].可再生能源，2010（6）：91-94.

[5]袁長波，劉英，姚利，等.微生物菌劑促進秸稈發酵產沼氣試驗研究[J].中國沼氣，2009，27（6）：15-16.

（責任編輯：趙中正）