溫度和鎘對沼氣厭氧發(fā)酵影響的統(tǒng)計學關系研究.pdf

1、在能源格局變化的背景下，結合鎘污染土地生物能源產(chǎn)出可能性，利用大量廢棄的農(nóng)作物秸稈和禽畜糞便進行沼氣厭氧發(fā)酵實驗具有較為重要的現(xiàn)實意義。本研究以玉米秸稈和牛糞作為發(fā)酵原料，在55℃、45℃、35℃、25℃四種溫度條件下進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼實驗。通過不同溫度條件下外源添加鎘鹽和不加鎘鹽對照實驗的方式研究了溫度和重金屬鎘對厭氧發(fā)酵實驗過程中產(chǎn)氣特性、過程穩(wěn)定性、底物降解情況、酶活性以及微生物活性的影響，并利用SPSS對溫度和鎘添加對玉米秸稈和牛

2、糞混合厭氧發(fā)酵的各組分的影響的實驗結果進行單因素方差分析和配對樣本t檢驗分析，初步探討了溫度和鎘添加對厭氧發(fā)酵的影響，以及如何增強系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高產(chǎn)沼效率等問題。結果如下:
　　(1)無鎘條件下累積產(chǎn)氣量、日產(chǎn)氣量峰值以及甲烷含量均隨溫度的升高而增大，在55℃時分別獲得最大值67.65 L/gTS、12.93 L/gTS、63.3％。鎘的添加在55℃條件下對以上三個指標的提升效果最明顯，分別獲得最大值341.62 L/gTS、44

3、.62 L/gTS、68.9％，與對照組相比提高了404.96％、245.09％、8.85％，其他溫度時影響效果相對較小。
　　(2)無鎘條件下45℃組pH值呈階梯性下降趨勢，其他溫度組pH值的變化為持續(xù)下降，55℃組pH值在發(fā)酵穩(wěn)定期明顯低于其他三個溫度組。鎘添加在55℃條件下較大幅度地提高了pH值，35℃時pH低于其他溫度組;所有實驗設計組的ORP值均呈先快速，上升后逐漸平穩(wěn)，無鎘條件下55℃組ORP值最低。鎘添加對各溫度組O

4、RP值有明顯的降低作用。
　　(3)無鎘條件下45℃和35℃時揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量較高。鎘添加在55℃條件下提高了產(chǎn)氣高峰期的VFA含量，其他三個溫度時對VFA含量有一定的抑制作用;無鎘條件下25℃組COD含量較低。鎘添加在55℃條件下提高了產(chǎn)氣高峰期COD含量，穩(wěn)定期COD含量較低，35℃條件下對產(chǎn)氣高峰期和回落期COD含量有明顯提升;無鎘條件下55℃時纖維素含量較高，35℃時變化趨勢有較大不同。鎘添加在55℃和45℃條件

5、下促進了纖維素的降解，有利于提高產(chǎn)氣。
　　(4)無鎘條件下55℃時纖維素酶活性較低，鎘添加在55℃時大大提高了纖維素酶活性;脫氫酶活性隨溫度的降低而升高，鎘添加提高了55℃和35℃時的脫氫酶活性，45℃和25℃時有一定的抑制作用;無鎘條件下溫度對輔酶F420含量影響不明顯，鎘添加在55℃時明顯提高了輔酶F420含量。
　　(5)高溫時發(fā)酵體系內(nèi)細菌優(yōu)勢屬為擬桿菌屬、梭菌屬以及熱袍菌屬，古菌優(yōu)勢屬為甲烷八疊球菌屬、甲烷囊菌屬

6、、甲烷熱桿菌屬。鎘的添加并沒有改變各優(yōu)勢屬的種類，但大大提高了優(yōu)勢屬的相對數(shù)量，微生物活性升高，促進了纖維素的水解，提高了產(chǎn)氣效率。乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷過程一直占主導地位，鎘的添加對氧氣營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷過程的促進作用更大。
　　溫度和重金屬是影響厭氧發(fā)酵過程的重要因素。本次研究通過初步探索溫度和重金屬鎘對厭氧發(fā)酵過程的影響，發(fā)現(xiàn)提升溫度以及添加重金屬鎘可以增加微生物的活性，提高水解和產(chǎn)甲烷過程的效率，最終提高產(chǎn)氣量。本研究揭示了玉米秸稈和