活性添加剂对养殖场粪污产沼气的影响研究

吴桢芬， 苏有勇，张京景

(昆明理工大学现代农业工程学院，云南昆明 650500)



活性添加剂对养殖场粪污产沼气的影响研究

吴桢芬， 苏有勇，张京景

(昆明理工大学现代农业工程学院，云南昆明 650500)

通过考察活性添加剂对含84消毒液、75%乙醇以及高锰酸钾的粪污的产气量的影响，可以得出，活性添加剂对消除消毒液的抑制影响均有一定作用，其中对消除高锰酸钾消毒剂的抑制作用最强，对消除84消毒液抑制作用最弱。该研究为提高养殖场粪污产气率和利用率提供理论依据。

活性添加剂；沼气发酵；产气率

随着畜牧业生产的快速发展，畜禽养殖场对环境的污染愈来愈受到人们的关注。目前，大多养殖场采用沼气发酵技术处理粪污，沼气发酵是一个多菌群在厌氧条件下共生代谢、使有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程[1]。在厌氧消化过程中，沼气产量与各种水解酶活性成正比关系。水解酶包括了脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等。有研究表明，要加快发酵原料中纤维素的降解速度，明显提高沼气产量，可采用适量添加水解酶的方法[2-4]。沼气是沼气发酵微生物在厌氧环境下将农作物秸秆或者禽畜粪便等可降解的生物质经过厌氧消化生成的可燃气体，是具有很高热值的清洁燃料[5]。经过净化的沼气完全燃烧后只生成水和二氧化碳，不会对环境造成污染。沼气发酵技术在农业和生态方面的综合利用具有很大的经济效益和社会效益。沼气发酵原料主要包括以秸秆类物质为代表的农业废弃物、禽畜粪便和污水处理厂的厌氧性污泥，以及生活垃圾等[6-7]。

消毒剂是预防养殖场疫病感染和暴发的重要措施，是养殖场顺利发展的重要保证。目前，在养殖场中常用化学消毒剂主要包括卤素类、氧化剂类和醇类等[8-9]，许多用户都会选用其作为环境消毒剂，包括高锰酸钾、过氧化氢等[10]，造成带有消毒剂的粪污在沼气发酵过程中的大量厌氧菌的活性受到抑制，出现产气量下降，甚至导致沼气池最终不能使用，粪污不能得到很好的处理。因此，减少消毒剂对沼气发酵的影响，实现沼气池的正常使用，是实现养殖场的粪污处理和能源利用的关键。笔者主要研究活性添加剂对带有不同消毒剂的养殖场粪污的产沼气量的影响，为提高养殖场粪污产气率和利用率提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1菌种。以前期研究中收集的混合菌种进行初步筛选得到的水解性混合菌种作为菌种。

1.1.2发酵原料。以新鲜猪粪为原料，取自云南省昆明市郊区养殖场的鲜猪粪(不含任何消毒剂)。经测定，猪粪的VS质量分数为73.78%，TS质量分数为24.71%， pH为6.5。

1.1.3消毒剂。选取3种典型常用的养殖场消毒剂为研究对象，分别是高锰酸钾晶体消毒剂、75%乙醇消毒液和84消毒液(以次氯酸钠为主要有效成分，有效氯含量5%左右)。

1.2 试验方法

1.2.1活性添加剂的制备。活性添加剂的发酵原料为麦麸，在麦麸中加水，使其含水量达60%～70%，搅拌均匀，再接入5.5%左右的混合麸曲种，之后装入簸箕的料量以5～7 cm厚为宜；摆在架子上，扣盖相同大小的簸箕，在室温下培养3～4 d，在此期间进行1～2次翻料；发酵完毕后，风干至水分含量低于4%。

1.2.2试验设计。试验以含0.125%的84消毒液、含0.250%的75%乙醇以及含0.025%的高锰酸钾(不加添加剂)的粪污为3个对照组，然后考察在对照组中分别添加0.005%、0.010%和0.020%活性添加剂对产气量的影响。

1.2.3试验装置。采用自制的试验型沼气发酵装置，包括发酵瓶、集气瓶和集水瓶，各瓶总容积为500 ml，采用排水集气法测定每天的产气量。

2 结果与分析

2.1 活性添加剂对含高锰酸钾的粪污发酵产沼气的影响不同比例活性添加剂对含高锰酸钾的粪污发酵产沼气影响的试验结果见图1。从图1可知，当添加量为0.005%时，产气量有所增加，总产气量增加约108 ml；当添加量为0.010%时，总产气量增加约240 ml；当添加量为0.020%时，在第15天时，产气量大幅增长，到第23天时，总产气量增加约523 ml。由此可见，活性添加剂的添加对消除高锰酸钾的抑制影响作用明显，特别在添加量>0.020%时，消除作用非常显著。

2.2 活性添加剂对含75%乙醇的粪污发酵产沼气的影响不同比例活性添加剂对含75%乙醇的粪污发酵产沼气影响的试验结果见图2。从图2可知，当添加量为0.005%时，对比对照组，每天的产气量小幅增加，到第23天时，产气总量增加了约60 ml，增加量不大；当添加量为0.010%时，从第9天到第17天，产气量有大幅增加，从第20天开始，产气量又有一个大幅提升期，总产气量比对照组增加了约200 ml；但当添加量继续增加到0.020%时，产气量与添加量为0.010%差不多，没有明显增加。因此，当活性添加剂量>0.010%时，对消除75%乙醇消毒液的抑制影响有明显的作用。

2.3 活性添加剂对含84消毒液的粪污发酵产沼气的影响不同比例活性添加剂对含84消毒液的粪污发酵产沼气影响的试验结果见图3。从图3可知，当添加量为0.005%时，84消毒液的抑制效果仍很强，产沼气量基本没有太大的变化，仍然为前16 d产气量低，之后产气量猛增；当添加量为0.010%时，对比对照组，产气量一直保持一定的增速，可见添加剂已经消除了一部分消毒液的抑制作用，到第23天时

总产气量略高于对照组80 ml；当添加量为0.020%时，每天的产气量都有所增加，总量提升了约110 ml。 因此，活性添加剂对消除84消毒液的抑制影响有一定作用，对产气过程有影响，但对总产气量的影响并不大。

3 结论

通过考察不同活性添加剂对含高锰酸钾、75%乙醇以及84消毒液的粪污的产气量的影响，可知活性添加剂对消除消毒液的抑制影响均有一定作用，其中对消除高锰酸钾消毒剂的抑制作用最强，对消除84消毒液抑制作用最弱。

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[4] 刘士清,刘伟伟,马欢，等.农业生物环境中基础酶技术研究法修建探讨[J].农机化研究,2008(10):162-166.

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[8] 钟艳玲，王振来，郑宝莲，等.猪场如何科学选用消毒剂(上)[J].动物保健，2006(7)：107-108.

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Study on Influence of Active Additive on Biogas Production Rate of Livestock Farm Faeces

WU Zhen-fen,SU You-yong,ZHANG Jing-jing

(Faculty of Modern Agricultural Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan 650500)

The effect of active additive on biogas fermentation of faeces containing potassium permanganate,75% ethanol and 84 disinfection respectively were studied,the results showed that there are certain effect for active additive to eliminate the disinfectant restraint influence,the eliminate effect on potassium permanganate disinfectant is the srongest and on 84 disinfectant is the weakest.The study can provide theoretical basis for improving farm waste gas production rate and utilization rate.

Active additive; Biogas fermentation; Biogas production rate

云南省教育厅基金项目(2013Y322)。

吴桢芬(1981- )，女，江西南昌人，讲师，硕士，从事农业生物环境能源工程方面的研究。

2014-12-15

S 181.3

A

0517-6611(2015)04-247-02