乙酸预处理对小麦秸秆厌氧发酵产气性能的影响(2)

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本文的材料是小麦秸秆和牛粪，它们相同比例混合，在温度为（35 ± 1）℃前提下研究了在质量分数相异的CH3COOH溶液预处理对材料厌氧发酵过程中pH变化，以及产气能力的影响。找出产气最多最快的CH3COOH质量百分数，以期能够为农业发酵产沼气方面提供有利的技术支持。

2 材料与方法

2.1 试验材料

本文试验材料来自某村庄自然条件下风干的小麦秸秆，把它截断成2 cm，用粉碎机进行研磨然后粉碎，最后测量其理化指标。

2.2 接种物

厌氧消化产沼气的接种物为厌氧活性污泥，因为在厌氧活性污泥中有着大量的能够让沼气发酵的厌氧微生物。当接种物于发酵原料混合之后，在特定的条件下，混合之后的溶液中的微生物很快恢复了应有的活性。本试验的接种物是来自学校边上沼气池中的沼液，加入适量的小麦秸秆与牛粪，在试验室发酵罐中厌氧发酵一段时间的沼液便是接种物。

实验材料的理化性质如下表1。文献综述

表1 实验材料的理化性质（%）

TS VS 灰分纤维素含量半纤维素含量木质素含量

小麦秸秆 92.9 81.4 10.1 38.3 21.3 12.5

牛粪 87.4 56.8 - - - -

接种沼液 7.29 4.12 - - - -

2.3 试验装置

试验装置是某校自行设计的室内沼气发酵试验装置，主要组成部分是温控仪、传感器、地热线、恒温水箱、发酵瓶、集气瓶、集水瓶（图1）。各装置之间通过抗老化处理的乳橡胶相连水箱底部分布着均匀的地热线，地热线之间无堆叠，且为使水箱内传热均匀，以1 cm左右为间距铺设地热线。用2 L的玻璃瓶作为发酵瓶，1000 mL 锥形瓶作为集气瓶。发酵瓶发酵料液取样口和气体采样口设在发酵瓶处，定期取样测定料液pH值和沼气气体成分。

厌氧发酵装置组成

2.4 试验设计

试验由预处理阶段和厌氧发酵产沼气阶段组成。预处理阶段在常温厌氧前提下进行，将容器密闭。厌氧发酵采用中温发酵。为了使发酵装置保持在恒定温度，所以将它固定在恒温水池中，并利用温控仪，传感器和地热线控制温度。

本文乙酸质量百分数处理水平分别为1%、3%、5%、7%。同时设置一个不加乙酸的空白参比组。以上所有处理均在20 ℃恒温恒湿培养箱中进行，7 d后装入发酵罐中进行发酵，小麦秸秆与牛粪一比一配比，干物质各取60 g，加接种沼液定容到2 L装罐。发酵条件是发酵温度为（35 ± 1）℃。

2.5 试验测定项目与方法

总固体质量百分数（TS）：烘干法，采用在真空干燥箱中105 ℃条件下烘4～6 h；水分测定根据GB/T 2677.2–1993； pH 值：通过精密pH 计（PHS-3C）测定；产气量测定：采用排水法收集沼气，出水收集瓶中的水量每日定时用量筒测，做好数据记录；气体成分：采用气体分析仪（英国Geotechnical Instruments公司，Geotech GEM5000）测定；根据GB/T 2677.3–1993测定灰分。