菌渣厭氧發(fā)酵制取沼氣

　　菌渣厭氧發(fā)酵制取沼氣

　　摘要：以酒糟菌渣為原料，在實驗室內(nèi)利用自行設計的發(fā)酵裝置進行了批次發(fā)酵試驗，探討了菌渣厭氧發(fā)酵的產(chǎn)沼潛力及影響因素，并在農(nóng)戶沼氣池內(nèi)進行了應用試驗。

　　結(jié)果表明：菌渣經(jīng)過適當處理可實現(xiàn)高效發(fā)酵產(chǎn)出沼氣，原料產(chǎn)氣率可達0.133 m3/kg干物質(zhì)，產(chǎn)氣潛力約為秸稈的一半，但菌渣產(chǎn)沼氣具有預處理方式簡便、啟動迅速等優(yōu)點。

　　菌渣產(chǎn)沼氣的最佳參數(shù)為：將菌渣和牛糞以7∶3的配比(以干物重計)制作發(fā)酵原料，發(fā)酵原料、沼液、水以5∶3∶2的比例(按重量計)混合，堆漚預處理3～5 d后，投入發(fā)酵裝置，添加10%的雞糞沼液為接種物啟動發(fā)酵。

　　菌渣用于農(nóng)戶沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣可行，氣溫較高的季節(jié)可滿足農(nóng)戶日常生活所需，應用時宜采取分批進料方式。

　　關鍵詞：菌渣;厭氧發(fā)酵;沼氣

　　在食用菌生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量廢棄栽培料即菌渣，若按70%生物效率計算，我國每年約有600多萬噸食用菌廢料[1]。

　　由于菌渣再利用技術的缺乏，大量菌渣被隨意堆放丟棄[2]，易滋生有害生物，威脅食用菌生產(chǎn)并對環(huán)境造成新的污染。

　　菌渣中含有大量未被利用的有機物和營養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、菌類多糖及Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素和維生素等[3]，有些營養(yǎng)成分甚至高于原生培養(yǎng)料，目前用于二次種菇的研究較多，如金針菇菌渣栽培平菇等[4]。

　　菌渣如作為生物能源的原料制取沼氣，可以改善農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)和衛(wèi)生條件，提高農(nóng)民生活質(zhì)量，促進農(nóng)民持續(xù)增收節(jié)支[5]，既能緩解食用菌生產(chǎn)原料成本高、菌林和菌牧矛盾加劇等問題而實現(xiàn)菌糠的再次利用，又能減少對環(huán)境的破壞和污染，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。

　　食用菌生產(chǎn)栽培料主要以棉子殼、鋸木屑、稻草、玉米芯、酒糟及農(nóng)作物秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品為主，菌渣的成分也和秸稈類似。

　　此外殘留菌絲還可提供大量速溶養(yǎng)分，完全可以作為沼氣發(fā)酵的原料，但目前以菌渣為原料進行沼氣發(fā)酵的研究較少。

　　李亞冰等[6]以批量發(fā)酵的方式進行了食用菌菌糠發(fā)酵產(chǎn)沼氣試驗，菌糠可以作為沼氣發(fā)酵原料，添加尿素可以顯著提高沼氣產(chǎn)氣量。

　　程輝彩等[7]以平菇菌糠為原料，試驗研究了有機負荷、碳氮比、pH值等因素對沼氣發(fā)酵的影響。

　　本研究以廢棄雞腿菇菌渣為發(fā)酵原料，在本所實驗室內(nèi)利用自行設計的發(fā)酵裝置進行了批次發(fā)酵試驗，探討了菌渣厭氧發(fā)酵的產(chǎn)沼潛力及影響因素，并在農(nóng)戶沼氣池內(nèi)進行了應用試驗，取得了較好的效果。

　　1材料與方法

　　1.1供試材料

　　以酒糟為主料栽培雞腿菇后的廢棄菌渣，取自山東省平陰縣雞腿菇種植戶;新鮮奶牛糞取自山東省農(nóng)業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所奶牛研究中心，接種物為發(fā)酵良好的雞糞沼液。

　　發(fā)酵原料的理化性質(zhì)見表1。

　　雞腿菇菌渣的碳氮比與秸稈的(65%～85%)相比較低，說明在蘑菇生長過程中通過白腐菌的分解，利用了大約一半的有機成分，因此預測總的產(chǎn)氣潛力低于作物秸稈。

　　1.3試驗設計

　　試驗基本流程：菌渣去除覆土后充分搗碎。

　　稱取一定重量的菌渣，分別加入一定數(shù)量的沼液和水浸濕，充分混合后裝入塑料桶內(nèi)密封進行堆漚預處理。

　　經(jīng)過一定時間的堆漚預處理后，將其裝入發(fā)酵瓶進行厭氧發(fā)酵。

　　發(fā)酵瓶每瓶裝料1.0 kg，根據(jù)試驗設置加入不同比例的沼液作為接種物，加水至2 L定容。

　　接種物采用發(fā)酵良好的以雞糞為原料的沼氣池內(nèi)沼液。

　　發(fā)酵期間每日測定產(chǎn)氣量，擇時測定pH值。

　　每組試驗做2個平行樣品，結(jié)果取平均值。

　　實驗室試驗時間為2012年4～9月。

　　1.3.1預處理堆漚時間試驗粉碎好的菌渣加沼液和水浸濕，裝入塑料桶內(nèi)密封堆漚，菌渣、沼液、水的重量比為5∶3∶2。

　　堆漚期間每天攪拌1次，堆漚時間分別為1、3、5、7、10 d。

　　1.3.2碳氮比調(diào)節(jié)試驗以牛糞為外加氮源，將其與菌渣以不同的比例混合預處理5 d后入瓶發(fā)酵。

　　以干物質(zhì)重計，分別為100%菌渣、90%菌渣+10%牛糞、80%菌渣+20%牛糞、70%菌渣+30%牛糞。

　　發(fā)酵原料(菌渣+牛糞)、沼液、水的質(zhì)量比為5∶3∶2。

　　1.3.3接種物濃度試驗 粉碎好的菌渣不經(jīng)過堆漚，直接裝料入瓶，并分別加入總物料重量比10%、20%、30%、50%的沼液作為接種物，考察不同接種量對于沼氣產(chǎn)量和啟動速度的影響。

　　1.3.4戶用沼氣池應用試驗在山東省平陰縣種植雞腿菇的村莊，選取3口戶用沼氣池，對酒糟菌渣進行堆漚預處理后入池發(fā)酵。

　　沼氣池容積10 m3，每池裝料1 000 kg。

　　菌渣去除覆土后充分搗碎;在菌渣底部鋪一層塑料薄膜，將菌渣分層碼堆，一層沼液一層水把菌渣潑濕;菌渣、水、沼液的比例約為5∶2∶1;預處理后手感潮濕。

　　用塑料薄膜蓋住堆漚5 d，堆漚期間每日翻堆1次;將堆漚后的菌渣入池，加入沼液1.5 m3作為接種物，加水至池容的70%左右，攪拌均勻封蓋后開始發(fā)酵。

　　試驗時間為2012年8～11月。

　　1.4測定指標

　　pH值：BANTE220便攜式pH計。

　　產(chǎn)氣量：實驗室試驗產(chǎn)氣量以排水法計量，根據(jù)產(chǎn)氣量多少每日測定1～2次。

　　戶用沼氣池產(chǎn)氣量以燃氣表計量，每日計量1次。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1試驗期間室溫的變化情況

　　試驗中菌渣在常溫情況下厭氧發(fā)酵，每日9時和15時測定實驗室內(nèi)溫度，取其平均值(圖2)。

　　本次發(fā)酵試驗跨度達6個月，期間屬于當?shù)貧鉁剌^高季節(jié)，溫度適宜厭氧沼氣發(fā)酵。

　　試驗期間最高室溫31.5℃，最低室溫10℃，最高日溫差達8℃，短時間內(nèi)溫度變化幅度過大可能對發(fā)酵微生物造成不利影響。

　　3結(jié)論

　　3.1雞腿菇菌渣經(jīng)過適當?shù)奶幚砜蓪崿F(xiàn)高效發(fā)酵產(chǎn)沼氣，最高產(chǎn)沼氣75.69 L(裝料1 kg菌渣)，原料產(chǎn)氣率可達0.133 m3/kg干物質(zhì)，產(chǎn)氣潛力約為秸稈的一半，但菌渣產(chǎn)沼具有預處理方式簡便、啟動迅速等優(yōu)點。

　　3.2雞腿菇菌渣產(chǎn)沼的最佳參數(shù)為：將菌渣和牛糞以7∶3的比例(以干物重計)配比發(fā)酵原料，以重量比5∶3∶2將發(fā)酵原料、沼液、水混合攪拌均勻，堆漚預處理3～5 d后投入發(fā)酵裝置，添加10%的雞糞沼液為接種物啟動發(fā)酵。

　　3.3菌渣用于戶用沼氣池發(fā)酵產(chǎn)氣可行，氣溫較高的季節(jié)可滿足農(nóng)戶日常生活所需，應用時宜采取分批進料的方式。

　　參考文獻：

　　[1]陳君琛，沈恒勝，湯葆莎，等.食用菌菌糠再利用技術研究[J].中國農(nóng)學通報，2006，22(11)：410-412.

　　[2]孫建華，袁玲，張翼.利用食用菌菌渣生產(chǎn)有機肥料的研究[J].中國土壤與肥料，2008，1：52-55.

　　[3]王德漢，項錢彬，陳廣銀.蘑菇渣資源的生態(tài)高值化利用研究進展[J].有色冶金設計與研究，2007，28(2～3)：262-266.

　　[4]王慶武，安秀榮，李秀梅，等.金針菇菌渣栽培平菇配方試驗[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2012，44(9) ：56-58.

　　[5]張昌愛，沈玉文，林海濤，等.草莓大棚內(nèi)沼氣池的生態(tài)效益分析[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2012，44(10)：84-88.

　　[6]李亞冰，張麗萍，史延茂，等.利用菌糠厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣初步研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2009，1：306-308.

　　[7]程輝彩，張麗萍，崔冠慧，等.平菇菌糠發(fā)酵生產(chǎn)沼氣技術研究[J].中國食用菌，2010，29(5)：46-49.

　　[8]勞家檉著.土壤農(nóng)化分析手冊[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1988，229-298.

　　[9]艾平，張衍林，盛凱，等.稻秸厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣預處理[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26(7)：266-271.

　　[10]Xie S，Lawlor P G，F(xiàn)rost J P，et al. Effect of pig manure to grass silage ratio on methane production in batch anaerobic co-digestion of concentrated pig manure and grass silage[J].Bioresource Technology，2011，102(10)：5728-5733.

　　[11]劉戰(zhàn)廣，朱洪光，王彪，等.糞草比對干式厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣效果的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2009，25(4)：196-199.

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