秸稈高固厭氧發酵回流液剖面滲濾特性

黑昆侖，常志州，陳廣銀，葉小梅※，張應鵬

（1.南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095； 2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所/農業部農村可再生能源開發利用華東科學觀測實驗站，南京 210014）

秸稈高固厭氧發酵回流液剖面滲濾特性

黑昆侖1,2，常志州2，陳廣銀2，葉小梅1,2※，張應鵬1,2

（1.南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095； 2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所/農業部農村可再生能源開發利用華東科學觀測實驗站，南京 210014）

探明秸稈高固厭氧發酵回流液剖面滲濾特征，對提高秸稈高固厭氧發酵產氣效率十分重要。該研究以搓揉麥秸為底物，在(37±1) ℃、TS為14%的發酵條件下，通過隔板將發酵罐中物料均分成3層（T1）、2層（T2）與不分層（T3）3個處理，以氯化鋰為示蹤劑，分析了剖面上物料殘留鋰離子、物料胞外多聚物（extracellular polymeric substances, EPS）含量、各處理產氣以及發酵前后物料濕容重的變化。結果表明：各處理總產氣量、累積總固體產氣量與甲烷含量差異不顯著；不同處理縱剖面各層物料濕容重，呈現上低下高的趨勢，其中T3處理物料濕容重隨高度的降低先增加后基本穩定，穩定在0.6 g/cm3左右，大于初始發酵物料濕容重0.58 g/cm3；T1、T2、T3剖面殘留鋰離子質量分數低于2 mg/kg的區域面積占比為2.32%、12.69%、20.66%，表明3個處理回流液淋濾存在著“回流液死區”，EPS等值線圖與物料殘留鋰離子等值線圖相互印證，表明秸稈高固厭氧發酵中，回流液的淋濾在剖面上表現出非均態性特性。該研究為改善秸稈高固厭氧發酵回流液回流技術提供了科學依據。

秸稈；發酵；沼氣；滲濾；高固體厭氧發酵；離子示蹤

黑昆侖，常志州，陳廣銀，葉小梅，張應鵬. 秸稈高固厭氧發酵回流液剖面滲濾特性[J]. 農業工程學報，2017，33(7)：220－226.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.029 http://www.tcsae.org

Hei Kunlun, Chang Zhizhou, Chen Guangyin, Ye Xiaomei, Zhang Yingpeng. Characteristic of leachate distribution at profile in straw anaerobic digestion with high solid content[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 220－ 226. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.029 http://www.tcsae.org

0 引 言

厭氧發酵是一種常見的有機固體廢棄物處理處置技術途徑，具有能耗低、條件溫和、可回收能源等優點，根據初始發酵物料中總固體（total solid, TS）的含量，分為濕發酵（TS≤10%）、干發酵（TS≥20%）、高固體發酵（10%＜TS＜20%）[1-5]。相比于濕發酵，高固體發酵具有處理負荷大、過程需水少、發酵裝置體積小、固定投資低、運行成本低等優點，逐漸成為研究熱點[6-7]。然而高固體發酵物料濃度高、自由水少、傳質傳熱困難、物料發酵不均勻等問題制約高固體發酵技術廣泛應用[8-9]。

回流發酵罐底部的液體既可促進微生物、物料、水分相互作用又能增強發酵罐內部傳質，營造適宜微生物生存的環境，是一種常用的提高厭氧發酵效率的手段[10-12]。徐霄等[13]研究指出：在中溫、TS=18%的條件下，實驗室裝置中不同回流量處理間差異不顯著，同時指出在中溫、TS=20%條件下，每天回流、產氣趨勢下降后回流以及兩相回流 3種方法產氣量相比對照均有提高，且以產氣趨勢下降后回流法效果最好。杜靜等[14]研究表明：在厭氧干發酵中試驗中，鋪設導氣管以及采取回流液回流措施可以明顯提高原料產氣率，且回流液每天回流比產氣量下降后回流效果好。國外研究者常采用數學建模的方法來模擬回流液在發酵底物中的淋濾過程，其結果艱深晦澀，較少有實際應用價值[15-17]。

本試驗借鑒離子示蹤法[18]，以氯化鋰為示蹤劑，采用等值線圖分析了剖面上物料殘留鋰離子和物料胞外多聚物含量的變化，以表征回流液在物料中的滲濾情況；同時分析了各處理產氣和發酵前后物料濕容重的變化。以期為闡明秸稈高固厭氧發酵條件下回流液滲濾特征，為改善回流液回流技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用的小麥秸稈來自江蘇省農業科學院小麥試驗田，自然風干后搓揉成2～3 cm放于陰涼處備用。秸稈TS質量分數為87.50%±0.01%，揮發性固體（volatile solid, VS）質量分數為90.50%±0.12%，碳氮比（C/N）為69.22。試驗所用的接種污泥來自宜興某養豬場沼氣池出料，實驗室馴化后使用，污泥 TS質量分數為 5.63%± 0.02%，VS質量分數為56.78%±0.23%。

1.2 試驗裝置

試驗裝置為直徑16 cm、高55 cm 有效容積10 L的圓柱形有機玻璃發酵罐，底部有直徑16 cm、高5 cm的支架，外有水浴套，其后接排水瓶和集氣瓶，如圖1所示。

圖1 發酵罐示意圖Fig.1 Schematic diagram of anaerobic fermentation device

發酵罐內包含發酵內膽，是由2個直徑14 cm、高40 cm的半圓柱狀有機玻璃管左右拼接而成，底部嵌套多孔板，內壁不同高度處設有凸起點，用于固定分隔板。發酵內膽恰好可以放于發酵罐底部的支架上，支架下的空間用于收集回流液，如圖2所示。

圖2 發酵內膽示意圖Fig.2 Schematic diagram of inner fermentation tank

此發酵罐一共 3套，其中一套的發酵內膽在縱向高度13、26 cm處固定2個分隔板，將發酵物料等分3層，記為處理1（T1），第2套的發酵內膽在縱向高度20 cm處固定分隔板，將發酵物料等分2層，記為處理2（T2），分隔板上有大量小孔，可使回流液順利流下，分隔板卡在內壁凸起點上，支撐其上的物料。第 3套的發酵內膽不放分隔板，記為處理3（T3）。

1.3 試驗方案

以搓揉后小麥秸稈為底物，每個發酵罐裝料總干物質為600 g，總濕質量為4.2 kg，接種質量比為32%，折總固體質量分數為14%（TS=14%），T1、T2處理各層干物質質量分別為200、300 g。將發酵裝置放入發酵罐內，密封發酵罐，開始試驗，計算得此時物料濕容重為0.58 g/cm3。試驗期間每天回流，以排水法測定發酵罐每日產氣量，每日取氣體樣品測定甲烷含量，發酵溫度為(37±1) ℃。

發酵30 d后，處理T1、T2、T3分別用400 mL含100 mg/L的氯化鋰溶液（由前期預試驗確定）代替回流液回流 1次，當物料底部不再有水滴下時，認為回流液下滲過程完成。取出發酵裝置，立即放入冰柜冷凍，冷凍后取出物料柱，并將物料柱沿高度方向切分兩半，得到物料剖面，T1、T2、T3處理所得到的物料剖面分別記為T1、T2、T3剖面。以物料柱底面直徑為X軸，剖面高度為Y軸，物料底面直徑的端點為原點（O），建立坐標系（X-O-Y），在X=0、7、10.5 cm與Y=2.5、7.5、12.5、17.5、22.5、27.5、32.5、37.5 cm的交點處（共24個）取樣，同時沿Y軸每5 cm一層將物料柱分層，從下到上依次記為第1層（0～5 cm）、第2層（5～10 cm）、第3層（10～15 cm）、第4層（15～20 cm）、第5層（20～25 cm）、第6層（25～30 cm）、第7層（30～35 cm）、第8層（35～40 cm）。物料剖面、物料分層及取樣點如圖3所示。

圖3 物料柱剖面及取樣位置示意圖Fig.3 Schematic diagram of fermentation substrate profile and sampling position

物料柱分層完成后，以排水法測得該層物料體積，電子天平稱量質量，計算出該層濕容重。同時測定物料樣品殘留鋰離子含量以及物料胞外多聚物（extracellular polymeric substances, EPS）含量。

1.4 分析方法

1.4.1 物料中殘留鋰離子待測液的制備、測定

以1∶5固水比、180 r/min 振蕩30 min得到樣品浸提液，取2 mL浸提液于三角瓶中加入10 mL硝酸（優級純）放于電熱板消煮，待消解至澄清透明后，再消解30 min。取下冷卻，超純水定容至100 mL，得到樣品殘留鋰離子待測液，發酵液鋰離子背景值待測液制備方法同上。待測液鋰離子的測定采用美國熱電iCAPQ電感耦合等離子體質譜儀測定，工作條件：功率1 548 W；冷卻氣流量13.80 L/min；輔助氣流速0.79 L/min；等離子體氣流速 0.98 L/min；氦氣流量 5.0 mL/min；樣品提升量0.1 mL/min；重復采樣3次。

1.4.2 物料中胞外多聚物（EPS）的提取、測定

樣品胞外多聚物采用8%的硫酸提取[19-20]，多糖采用硫酸—苯酚法測定，蛋白質、核酸含量采用紫外—可見分光光度計（Lambda35 UV/VIS PerkinElmer）測定[19]，EPS含量為三者含量之和。

1.4.3 甲烷含量的測定

采用氣相色譜儀（GC-7890A）TCD檢測器；檢測器溫度120 ℃；平面流通閥進樣；分析柱為TDC-01Φ 4 mm× 1 m；分析柱溫度100 ℃，載氣：高純氫（≥99.999%）；載氣流量為50 mL/min；1 mL定量管；外標法定量，標準氣體組分：25.8% N2+43.6% CH4+30.6% CO2。

1.5 數據處理

1.5.1 數據轉化

樣品殘留鋰離子濃度和樣品EPS提取液中EPS的含量測定后均換算為該樣點單位質量樣品殘留鋰離子含量和EPS的含量，mg/kg，轉化公式為表示浸提液（提取液）水溶性鋰離子或EPS含量，mg/L；V表示浸提液（提取液）體積，mL；m表示測定該項目時樣品質量，g。

1.5.2 數據作圖

為更加直觀清晰的描述物料殘留鋰離子和物料 EPS含量在剖面上的分布情況，以24個樣點為基礎，采用改進謝別德插值法在物料剖面上對其進行插值，并用Surfer 8.0 作出各自在物料剖面上的等值線圖。SPSS 17.0軟件進行顯著性分析，置信水平95%（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理產氣特征

不同處理日產氣量及累積TS產氣量、甲烷含量見圖4。

圖4 不同處理發酵罐累積產氣量與甲烷含量的變化Fig.4 Changes of total bio-gas production and methane content for T1, T2, T3 fermentation tank

由圖4可知：T1、T2、T3處理日產氣量變化趨勢相似，均為先迅速增加，同時在第3天時取得第1個日產氣量峰值，分別為10 800、10 900、11 160 mL，其后不斷下降，在第6天后波動上升，第13天時取得第2個日產氣量峰值，分別為7 700、8 620、7 540 mL，此后日產氣量不斷下降直到發酵結束。T1、T2、T3處理總產氣量分別為161 930、168 020、165 620 mL，累積TS產氣量分別為270、280、276 mL/g，均沒有顯著差異。不同處理甲烷含量隨著發酵進程的逐漸提高，T1、T2、T3處理分別在第7天、第6天、第6天甲烷體積分數超過50%，在第12天、第9天、第10天達到最大值，為52.99%、52.51%、53.19%，此后穩定在50%左右。綜合T1、T2、T3處理日產氣量與甲烷含量的變化趨勢，結合本實驗室先前的報道[21-23]，說明3處理的厭氧發酵過程是順暢的，沒有受到抑制。

2.2 不同處理物料濕容重變化

物料濕容重是高固體厭氧發酵系統的重要參數，可間接反映物料的孔隙狀況，它與沼氣的逸出以及回流液淋濾的效果密切相關。此次試驗所測物料層濕容重，是物料層處于冰凍狀態下的，而此時物料層中已經沒有自由水只剩結合態或吸附態水，雖然這部分水分在冰凍后會因膨脹占據一定孔隙影響物料層濕容重，但這部分因測試產生的系統誤差，不會影響結果間的相互比較。由各處理不同層次物料濕容重數據（表1）可知：T1、T2、T3處理第8層物料濕容重最小，分別為0.54、0.46和0.40 g/cm3，均低于物料初始發酵濕容重0.58 g/cm3；且T3處理第8層與其他層次間差異顯著（P＜0.05），T1、T2、T3處理物料濕容重最大值分別在第4層、第5層、第4層處取得，分別為0.65、0.63和0.63 g/cm3，濕容重最大值雖出現不同層次，但都位于中間部位。T1發酵罐除第3層、第8層物料，T2發酵罐除第4、第8層物料，T3發酵罐除第7、第8層物料，其他層次物料濕容重均大于物料初始發酵濕容重0.58 g/cm3。T1發酵罐物料被分隔板分成3段，從下到上依次為第1段（包括第1～3層）、第2段（包括第4、5層）、第3段（包括第6～8層），T2發酵罐物料被分隔板分為兩段，從下到上依次為第 1段（包括第1～4層）、第2段（包括第5～8層），除T1第3段第6、7層和T2第1段第1、2層，T1、T2其他層次的物料濕容重均隨高度的降低而增大。T3發酵罐物料濕容重呈現出隨高度的降低呈現出先增加后基本穩定的變化趨勢。T1、T2、T3發酵罐物料濕容重的全距（range）與變異系數（coefficient of variation, CV）依次增大，分別為0.11、0.17、0.23，5.99%、10.17%、13.00%，表明T1、T2、T3發酵罐各層物料濕容重均一性降低。

表1 不同處理發酵罐不同層次物料濕容重變化情況Table1 Change of layer wet bulk density for T1, T2, T3 fermentation device g·cm-3

2.3 不同處理回流液滲濾特征

以氯化鋰溶液代替回流液回流時，氯化鋰溶液淋濾的區域，物料鋰離子殘留較高，反之，物料鋰離子殘留較低，因此，通過剖面物料殘留鋰離子等值線圖，可以反映回流液在發酵物料中的滲濾情況。不同處理物料剖面殘留鋰離子等值線圖見圖5，由圖5可知，T1、T2、T3等處理剖面物料殘留鋰離子均呈現“上部高，下部低”的特征，表明回流液在物料中的分布不均勻。3個處理剖面均為物料上部（Y方向35～40 cm）殘留鋰離子含量最高，T1剖面殘留鋰離子最大值約為20 mg/kg，T2剖面約為40 mg/kg，T3剖面約為34 mg/kg。其中T1處理剖面在X方向9～14 cm、Y方向0～30 cm，T2處理剖面在X方向8～14 cm、Y方向0～23 cm，T3處理剖面在X方向10～14 cm、Y方向0～25 cm區域內物料殘留鋰離子等值線呈現相似變化，等值線幾乎平行于剖面Y軸并沿X軸方向增大。表明回流液出現明顯的沿著發酵裝置內壁下滲現象。發酵液鋰離子背景值為0.59 mg/kg，考慮鋰離子擴散等因素，假定物料殘留鋰離子等值線圖中物料鋰離子含量低于2 mg/kg的區域為“回流液死區”，即：回流液沒有或較少滲濾區域，在T1剖面X方向5～7 cm、Y方向20～25 cm；T2剖面X方向1.5～2.5 cm、Y方向0～22 cm；T3剖面X方向2～8 cm、Y方向0～24 cm處均存在回流液死區，其面積約占剖面總面積的2.32%、12.69%、20.66%，表明分層可以減少“回流液死區”。

圖5 不同處理剖面物料殘留鋰離子等值線圖Fig.5 Li+-residue contour map of T1, T2, T3 profile

2.4 不同處理剖面物料EPS含量等值線圖

胞外多聚物（EPS）主要由微生物產生的蛋白質、多糖以及核酸等不同類型的大分子物質組成，是細胞周圍黏性物質的主要成分，微生物受到環境脅迫時，EPS被大量分泌到細胞外，有助于抵抗環境脅迫[24-26]?；亓饕撼浞至苋艿膮^域微生物與物料間傳質充分，厭氧微生物較少受到抑制，物料EPS含量較低。而回流液死區中物料微生物間傳質差，厭氧微生物受到抑制，EPS分泌增加，分泌的EPS會因填充發酵底物之間的孔隙，會加重回流液滲濾阻力，使傳質進一步惡化。不同處理剖面物料EPS含量等值線圖如下圖6所示，為表述清楚，將EPS含量等值線圖中由閉合等值線所圍成的、EPS含量明顯高于周圍的區域為“微生物抑制區”，由圖6可知，3處理物料剖面EPS含量基本呈現“上部低，下部高”的特征，與物料殘留鋰離子等值線圖相似，其中T1處理，剖面物料EPS質量分數最低處在X方向3～6 cm，Y方向35～40 cm區域，EPS質量分數約為2 400 mg/kg，T2剖面EPS質量分數最低處在X方向4～8 cm，Y方向31～34 cm區域，約為2 200 mg/kg，T3剖面EPS質量分數最低值約為2 000 mg/kg，在X方向5～10 cm，Y方向37～40 cm區域。3個處理剖面EPS質量分數最低值均在Y方向35～40 cm內區域，而該區域物料殘留鋰離子含量也很高（圖5），說明這一區域回流液淋洗充分，適宜厭氧微生物生存，故物料EPS含量較低。T1剖面中沒有出現微生物抑制區，T2剖面在X方向3～9 cm，Y方向5～15 cm處存在微生物抑制區，其面積占整個剖面的8.17%，這一位置恰好與圖5 b中鋰離子最低區域幾乎重疊，表明回流液未充分淋洗該區域，厭氧微生物受到抑制，EPS分泌增加。T3剖面存在A、B 2個微生物抑制區，A為X方向0～8 cm，Y方向4～9 cm，B為X方向4～10.5 cm，Y方向25～32 cm，并向Y方向凸起，兩個區域面積之和約占剖面總面積的17.96%。結合圖5 c分析可知，A區域位于剖面鋰離子最低區域內，物料淋濾不充分，EPS含量高；B區域位于圖5 c中鋰離子等值線急劇變化的位置，在B區域以上，鋰離子等值線密集且遞次降低，最小值約8 mg/kg，在B區域以下，鋰離子等值線稀疏，最大值為4 mg/kg，B區域的凸起與圖5 c中Y方向32～40 cm處等值線的凹陷相吻合，表明可能厭氧微生物產生的EPS填充了物料間的孔隙造成物料淋濾能力進一步的下降。T1剖面中不存在微生物抑制區，T2、T3剖面均存在微生物抑制區，且占比依次增大，同樣表明分層減少了“微生物抑制區”。

圖6 不同處理剖面物料EPS含量（mg/kg）等值線圖Fig.6 EPS content contour map of T1, T2, T3 profile

3 討 論

在本試驗中回流液滲濾均勻性在不同處理間存在著差異，但不同處理物料產氣特征、產氣量與甲烷含量沒有明顯變化，可能因為在本試驗中發酵裝置高度較低，且回流液死區面積最大時僅占剖面面積的20.66%，還未表現出對物料發酵產生顯著影響。在實際工程中發酵裝置高度遠大于本試驗裝置，“回流液死區”的存在是否影響物料產氣，還有待進一步研究。

鑒于前人對秸稈高固厭氧發酵時物料容重的變化關注較少，缺乏相關報道，因此我們選擇堆肥過程中物料容重的變化作為參考。Chen等[27-28]在研究靜態堆肥不同深度堆體容重變化時發現：堆體容重與深度呈現顯著正相關關系，稱之為壓實作用，它會影響堆體內溫度、氧分壓等的分布，進而影響堆肥的腐熟度。史殿龍等[29-30]的研究結果也證明了這一現象。靜態堆肥的料堆結構與以秸稈為底物高固體厭氧發酵物料具有結構上的相似性，堆肥過程與厭氧發酵過程均為在微生物作用下降解有機物的過程，因此在堆肥料堆中出現的壓實作用也應在以秸稈為底物的高固厭氧發酵中出現，試驗中發現T1、T2、T3處理中物料濕容重差異性依次增大，T3發酵罐物料濕容重隨高度的降低呈現出先增加后基本穩定的變化趨勢，最終穩定在0.6 g/cm3左右，大于物料初始發酵時的物料濕容重，表明在以秸稈為原料的高固體厭氧發酵中物料也應存在自壓實作用。

在剖面中物料EPS含量高的區域其殘留鋰離子含量較低，而EPS含量較低的區域其殘留鋰離子含量較高，表明回流液的淋濾可以改善高固體發酵中厭氧微生物微生態環境，減緩因傳質降低或代謝物累積等所產生抑制作用。T1、T2、T3處理剖面中“回流液死區面積”與“微生物抑制區面積”依次增加，說明回流液對物料的滲濾呈非均態分布，物料分層有利于回流液的均勻分布。

4 結 論

1）秸稈高固厭氧發酵后，物料濕容重發生改變，主要表現在：T1、T2、T3處理（發酵料分別為3，2，0層）同時在第 8層取得物料濕容重最小值且均小于初始物料濕容重0.58 g/cm3，T3處理物料層濕容重隨高度的降低先增加后基本保持不變，穩定在0.6 g/cm3左右。T1、T2、T3處理物料濕容重的全距與變異系數依次增加，分別為0.11、0.17、0.23，5.99%、10.17%、13.00%，表明物料分層有助于物料濕容重的均一化。

2）在本試驗條件下，T1、T2、T3處理“回流液死區”與“微生物抑制區”面積占比分別為2.32%、12.69%、20.66%，0、8.17%、17.96%，說明發酵物料中存在回流液淋濾不充分的區域且從T1到T3回流液淋濾不充分區域的面積依次增加，但這沒有對物料產氣效率產生顯著影響。

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Characteristic of leachate distribution at profile in straw anaerobic digestion with high solid content

Hei Kunlun1,2, Chang Zhizhou2, Chen Guangyin2, Ye Xiaomei1,2※, Zhang Yingpeng1,2
(1. College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2. Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/East China Scientific Observing and Experimental Station of Development and Utilization of Rural Renewable Energy, Ministry of Agriculture, Nanjing 210014, China)

High solid content anaerobic digestion is an environment friendly and cost efficient way to dispose the organic wastes because of little water added and renewable energy produced. In high solid digestion system, substrate has little free water so that the mass transfer is inhibited frequently, leading to volatile fatty acids (VFAs) accumulation and fermentation system failed easily. Many researchers report that leachate recirculation in reactors is an efficient way to enhance mass transfer leading the increase of anaerobic digestion efficiency. Most of the investigators are keen on making mathematics model to indicate the movement of leachate in substrates, these mathematical models require skillful person to play a key role in practices. Therefore, it is important to have better and easier understanding of leachate distribution characteristics in substrates. The trial was designed to determine such distribution. Lithium-Ion tracing method and contour map were used to achieve these goals. A batch wheat straw anaerobic digestion experiment was conducted at 14% total solid content and mesophilic conditions in special designed batch fermentation device, three treatments (T1, T2 & T3) were set to investigate the leachate distribution characteristics, and anaerobic digestion substrates for T1, T2 & T3 were all same. For T1, we divided the substrates into three equal parts by two separator plates. T2 was divided into two equal parts by one separator plate. T3 was not divided but as a whole. A certain amount of lithium chloride solution instead of leachate was circulated in T1, T2 & T3 at the end of fermentation. When the circulation process was over (no water dropped from the fermentation device bottom), we took the inner part of fermentation device out and froze them. The substrate profile was obtained by sawing off the substrate. Samples for measuring residue-lithium-Ion and Extracellular Polymeric Substances (EPS) were taken from profile substrate regularly. The distribution characters of leachate in substrates were expressed by the contour map obtained by SUFER 8.0 based on residue-Lithium-Ion and EPS data. At the same time, the daily biogas production, methane content, layer wet bulk density before and after digestion were analyzed. The results showed that there were no significant differences among total biogas production, accumulation of TS biogas production, and methane content in T1, T2 & T3 treatments. At the end of fermentation, the layer wet bulk density of T1, T2 and T3 was high at the top layer and decreased generally. The wet bulk density of T3 decreased in substrate depth before reaching a constant of 0.6 g/cm3, but it was larger than the initial substrate wet bulk density of 0.58 g/cm3. From the Li+-residue contour map, the area of residue Li+content below 2 mg/kg in T1, T2 and T3 profile took up 2.32%, 12.69% and 20.66% of total profile area respectively, indicating that the “leachate dead zone” existed in three treatments. The conclusions drawn from profile EPS contour map were the same as these conducted from Li+-residual contour map, they both showed leachate recirculation was not homogeneous substrates high in straw solid content anaerobic digestion. These results provided scientific evidences on improvement of leachate recirculation technologies in high straw solid anaerobic digestion.

straw; fermentation; biogas; infiltration; high solid content anaerobic digestion; particle tracing

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.029

X705

A

1002-6819(2017)-07-0220-07

2016-08-27

2017-03-10

農業部公益性行業專項（201503135-17）

黑昆侖，男，河南平頂山人，主要從事固體廢物處理與資源化方面的研究。南京 南京農業大學資源與環境科學學院，210095。

Emial：hnheikunlun@163.com.

※通信作者：葉小梅，女，博士，研究員，研究方向為農業廢棄物資源化。南京 南京農業大學資源與環境科學學院，210095。

Email：yexiaomei610@126.com