蘑菇废弃菌棒和猪粪混合厌氧发酵特性研究

我国蘑菇废弃菌棒利用率极低，除少部分被应用于动物饲料、土地肥料和循环栽培外，大部分被用作燃料或作为垃圾废弃，对宝贵资源没有进行有效利用，对周围环境造成的污染也不容忽视。蘑菇废弃菌棒主要由锯木屑、棉籽壳、稻草等组成，是一种木质纤维素的合成体，不同的是在蘑菇生长过程中，各种菌类可以帮助降解菌棒中的木质素、纤维素和半纤维素，从而相对于秸秆类发酵原料更有利于沼气微生物的降解吸收，是一种理想的沼气发酵原料。本研究探索了三种蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合厌氧发酵产沼气特性，并择优对香菇废弃菌棒的产沼气特性进行深入研究，针对原料中其木质纤维素过高的问题，采用沼液对发酵原料进行预处理；针对香菇废弃菌棒碳氮比过高的问题，添加适量猪粪进行调节，旨在提高沼气产率。本研究主要研究内容和结论如下：(1)香菇废弃菌棒、杏鲍菇废弃菌棒和平菇废弃菌棒厌氧发酵产气特性研究。试验结果表明：香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒均具有良好的产气潜力。香菇菌棒作为单一厌氧发酵原料其总产气量17918.0ml、TS产气量1493ml/g、日均产气量664.1ml、平均甲烷含量47%；杏鲍菇菌棒总产气量17605.5ml、TS产气量142.7ml/g、日均产气量489.6ml、平均甲烷含量53.8%；平菇菌棒总产气量14027.0ml、TS产气量116.9ml/g、日均产气量438.8ml、平均甲烷含量47.5%。（2）香菇废弃菌棒、杏鲍菇废弃菌棒和平菇废弃菌棒与猪粪混合厌氧发酵产气特性研究。将猪粪与蘑菇菌棒混合进行厌氧发酵，调节碳氮比为25/1。试验结果表明：高碳原料与高氮原料混合可建立物料间的一种良性互补，同时降低单一猪粪厌氧发酵出现的氨氮抑制作用。使原料的产气高峰提前出现，且总产气量较单一香菇、杏鲍菇和平菇菌棒分别有所增加。香菇菌棒混合厌氧发酵总产气量44284ml、TS产气量369.0ml/g、日均产气量1220.9ml、平均甲烷含量50.3%；杏鲍菇菌棒总产气量33129.5ml、TS产气量276.1ml/g、日均产气量1057.7ml、平均甲烷含量51.0%；平菇菌棒总产气量30022.5ml、TS产气量250.2ml/g、日均产气量956.7ml、平均甲烷含量48.3%。（3）香菇废弃菌棒厌氧发酵单因素及正交试验。分别选取料液浓度为6%、8%、10%、12%，接种物比例10%、20%、30%、40%，预处理时间3d、5d、7d、9d对香菇废弃菌棒进行单因素厌氧发酵试验，以确定香菇废弃菌棒的厌氧发酵的条件范围，在单因素试验的基础上进行L9(33)正交试验。试验结果表明：各因素对香菇菌棒厌氧发酵产气量影响大小的主次关系为：预处理天数→接种物比例→料液浓度。预处理天数对香菇菌棒的产气量有极显著的影响（显著水平p<0.01），接种物比例对产气量影响显著（显著水平P<0.05），料液浓度对产气量影响相对不显著。预处理天数不应大于3d；在20%-40%的接种物比例范围之内，接种物比例越大启动越快；料液浓度选取8%能达到最优的原料利用转化率。（4）香菇废弃菌棒与猪粪混合厌氧发酵产气特性研究。试验采用二次回归正交旋转设计，选取接种物比例、碳氮比、料液浓度三个因素，考察累计产气量和甲烷含量两个指标，建立香菇废弃菌棒混合厌氧发酵特性数学模型。试验结果表明：三因素对总产气量的影响大小顺序依次是：接种物比例>料液浓度>碳氮比。接种物比例对平均甲烷含量的影响最显著（P<0.01），其次是料液浓度（0.25显著），碳氮比对平均甲烷含量影响最小（F<1且P>0.5）。