添加玉米芯促进奶牛粪水厌氧消化产甲烷

摘要

奶牛养殖粪便经固液分离，粪水中固体含量和碳氮比较低，制约其厌氧消化稳定性和产甲烷性能。针对以上问题，奶牛粪水中添加不同含量玉米芯(0、4、8、12和16 g·L^-1粪水)进行批式厌氧消化，重点分析其系统稳定性、产甲烷性能及能量平衡。结果表明，添加玉米芯增加粪水厌氧消化过程中可溶性化学需氧量和总挥发酸浓度，促进物质水解和酸化。添加高浓度玉米芯(12和16 g·L^-1)的消化系统中pH和游离氨变化幅度较小，有利于厌氧消化稳定进行。添加玉米芯导致产甲烷进程延缓2～5 d，但产甲烷基因mcrA浓度显著增加，总甲烷量提高14.82%～51.65%，其中12 g·L^-1平均甲烷含量最高达63.01%。通过能量平衡计算可知，添加不同浓度玉米芯的粪水厌氧消化能量输入差别较小，但能量输出随玉米芯浓度增加而增大，比未添加玉米芯高出60.74～172.01 k J。添加玉米芯弥补粪水中固体含量和碳氮比较低的不足，有助于维持厌氧消化稳定性，提高总甲烷量和能量输出。

关键词

玉米芯 / 厌氧消化 / 甲烷 / 系统稳定性 / 能量平衡