基于牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响分析

张馨月 丁伟

摘要：随着国家经济的发展，人们的生活质量逐渐提升，对沼气的需求量有所增加，为了满足人们的沼气需求，开始探索最佳的厌氧发酵生产沼气的方式，使用多种废弃物混合法，实现厌氧发酵生产沼气的目的。但是，不同废弃物的混合比例会对沼气的厌氧发酵产生影响，针对于此，下文分析牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响，总结经验。

关键词：牛粪与花椰菜；废弃物混合比例；厌氧发酵；沼气

牛粪与花椰菜废弃物混合之后进行厌氧发酵，有利于生产出沼气资源，为人们的生活提供能源支持。然而，不同废弃物的混合比例会对沼气厌氧发酵效果产生不同程度的影响，所以，在发酵处理的过程中，需要根據实际情况进行合理的协调控制，以此促进厌氧发酵产沼气工作的合理实施。

一、材料与方法

（一）材料

选取农田中的花椰菜材料，利用粉碎机将其粉碎成为3cm到5cm规格的小段。选取奶牛场的牛粪，在实验之前堆沤十天左右。选取村庄中正在使用的沼气池，在实验之前将其温度控制在36摄氏度，利用2HZ的摇床进行接种物的摇晃处理，时间为24小时，预防内生甲烷气体对实验结果造成的影响。实验中所使用的材料理化性质详见表1。

（二）实验方法

在实验工作中，开展五个处理工作，分为A/B/C/D/E。其中，A的花椰菜废弃物225克，牛粪75克，接种物210克。B中花椰菜废弃物210克，牛粪101克，接种物210克。C中花椰菜废弃物151克，牛粪151克，接种物210克。D中花椰菜废弃物301克，牛粪0克，接种物210克。E中花椰菜废弃物0克，牛粪301克，接种物210克。

实验过程中进行厌氧发酵装置的设计，主要采用水浴恒温振荡器设备、发酵瓶设备、集气瓶设备、级水平设备、软管设备等进行处理。在自主制作的厌氧发酵装置中开展实验工作，将原材料设置在瓶体之内，接种之后将固体的含量设定为10.1%，PH数值调节在7.7左右，然后封装处理。在开始实验的时候，向反应器之内，充入适量的氮气，完全驱赶其中的氧气，然后设置橡胶塞，使用封口膜进行密封处理，将其设置在温度为35摄氏度左右的区域之内，开展厌氧发酵活动。每组取三次数值，然后取平均值作为实验结果。

在分析工作中，总固体浓度利用烘干法进行研究，将其设置在106摄氏度的环境中，烘干4小时到6小时。挥发性的固定也是利用烘干方法，将其设置在600摄氏度的环境下烘干1小时左右。含水率测定中，将其设置在106摄氏度环境中烘干3小时到4小时。挥发性有机酸以及甲烷的测定都需要进行符合气体分析仪的使用。

二、结果

（一）牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气量的影响

在实验之后可以发现前三个处理方式的产气量变化情况较为接近，在发酵一周的时候，出现了气体产生高峰，B处理方式比A处理方式、C处理方式的产气量分别高出155毫升与5毫升。在第二十天的时候，发生了第二个产气的高峰数值，B处理方式比A处理、C处理的产气量分别高75毫升与11毫升。在整个处理工作中可以发现，D处理方式的日产气量很少，主要因为花椰菜的废弃物中，糖分元素的含量很高，不容易进行厌氧发酵的酸化产气量很低。而E处理的产气量区域稳定[1]。

（二）牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气甲烷含量的影响

在实验之后进行结果的分析，可以发现，除了D处理之外，其他的处理法在半个月的时候，甲烷气体就开始增加，在半个月之后呈现稳定的状态。由此得知花椰菜与牛粪之间相互混合的不同比例对甲烷气体的体积分数产生影响，在整体发酵周期之内，D处理的甲烷体积分数为3.7%，E处理为61.0%，A处理为44.3%，B处理为55.2%，C处理为59.1%。由此可以发现，花椰菜废弃物厌氧发酵期间，在其中添加牛粪，能够促进甲烷气体的生成，但是，并非添加很多数量就可以提升甲烷体积分数，主要因为在二者之间比例达到某些程度的时候，生物数量最佳，分解转化作用很高，无需增加牛粪的比例。所以，在本次研究之后，全面分析花椰菜废弃物的利用特点，可以将其与牛粪的混合比例设定为2比1，此时的甲烷体积分数最高[2]。

（三）牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气PH值的影响

在实验分析之后，发现五个处理的PH数值变化较为相似，在前十天的时候呈现下降趋势，然后升高，稳定在7.1左右。B处理与C处理、E处理的PH数值回升速度加快，在半个月的时候最高。所以，在对花椰菜废弃物进行厌氧发酵期间，合理的添加牛粪材料，有利于加快PH数值的增加速度，营造良好的甲烷生长环境。而D处理在发酵期间，PG值始终在6.1左右，未能升高，可见，花椰菜废弃物的厌氧发酵，需要牛粪材料提供支持[3]。

（四）牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气VFA的影响

在实验之后进行分析可以得知，花椰菜废弃物与牛粪之间相互混合，VFA的变化呈现出差异，五个处理都是先增加然后降低，A/B/C与E处理中的VFA在第十天的时候数据最大，分别为1799.1毫克/升/1703.1毫克/升/1102.1毫克/升/910.3毫克/升。D处理的含量在半个月的时候数据最大，为1923.2毫克/升这也说明了，在厌氧发酵方面，花椰菜为酸化时期，可以增加甲烷气体的含量，考虑到厌氧发酵条件，可以将花椰菜与牛粪两种材料的比例设定为2比1。以此提升气体的产生量，达到良好的处理目的[4]。

三、结论

对于花椰菜废弃物而言，在与牛粪材料相互混合进行厌氧发酵的过程中，除了能够产生沼气之外，还可以针对农业的废弃物进行合理处理，形成厌氧消化的流程，预防环境污染问题。上文实验之后建议将二者的比例设定成为2比1，能够达到良好沼气生产效果。所以，在厌氧发酵方面应进行合理的分析，全面了解二者之间的关系与实际情况，合理的参与到厌氧发酵环节中[5]。

对于花椰菜以及牛粪材料而言，混合的比例对厌氧发酵生产沼气会产生直接影响，导致PH值以及甲烷气体的体积分数等增加或是减少。上述研究中还设定了无牛粪的处理组，也就是D组，所产生的气体含量很少，可见如若单纯进行花椰菜废弃物的厌氧发酵，很难提升沼气生产效果，所以，应谨慎的处理[6]。

参考文献：

[1]尹燕，王兴田，杨道兰，等.牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响[J].中国农机化学报，2017，25（1）：116-119，123.

[2]尹燕，王兴田，杨道兰，等.牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响[J].中国农机化学报，2017，185（1）：116-119+123.

[3]王殿龙，吴波，艾平，等.两步预处理对厌氧消化产酸纤维酶解和沼气发酵的影响[J].农业机械学报，2018，69（3）：322-327.

[4]刘智敏，朱建航，成家杨.高温厌氧发酵有机废物生产沼气综述[J].生物学杂志，2017，4（1）：58-64.

[5]夏鸣，汪云，孙运兰.烟草废弃物厌氧发酵产沼气的研究进展[J].中国新技术新产品，2018，12（18）：90-91.

[6]白顺星，龚舒静，杨姝，等.组合外源添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响[J].西南农业学报，2018，136（5）：958-964.