维持牛粪新鲜度对提升沼气产量的重要性研究

《Bioresource Technology》：Importance of maintaining the freshness of cattle manure for enhanced biogas production

本文系统研究了牛粪储存时间对甲烷产量（MY）的影响机制，通过批次与半连续实验证实新鲜牛粪（储存1-3天）的MY（0.207 L CH4/g VS）较陈旧牛粪（储存2-3个月）提高1.66倍。研究揭示储存过程中易降解蛋白质类有机物耗竭是MY降低的主因，并提出通过控制储存周期优化厌氧消化（AD）效率的策略。

　　

重点内容

批次实验

所有投喂新旧牛粪的瓶组均在嗜温厌氧条件下产生CH₄，运行20天后产气趋于停滞。两种牛粪的累积CH₄产量曲线如图1(a)所示，并通过修正的Gompertz方程获取动力学参数（详见附录）。陈旧牛粪的最终CH₄产量（M_m）为28.0 mL CH₄，新鲜牛粪则达46.6 mL CH₄。为比较两者的产CH₄潜力，进一步分析了单位挥发性固体（VS）的甲烷产率。

结论

本研究证实保持牛粪新鲜度可通过保护易降解有机物和维持活性微生物群落显著提升甲烷产量。批次实验中，新鲜牛粪的MY显著高于陈旧牛粪。半连续运行期间，投喂陈旧牛粪的反应器维持低MY（0.06 L CH₄/g VS）。虽然氨剥离技术初期将MY提升至0.12 L CH₄/g VS，但随后因游离氨（FAN）水平升高导致CH₄生产近乎停滞。而改用新鲜牛粪后，MY在有机负荷率（OLR）1.9–3.17 g VS/L/d条件下稳定增至0.13–0.15 L CH₄/g VS，且长期保持高效性能。