1.3.1  含固率对菌渣厌氧发酵的影响实验
设定污泥接种比(m(污泥)∶m(菌渣),以VS计,下同)为1∶3,设置含固率梯度分别为2% 、3% 、4% 、5%,发酵底物为棘白菌素菌渣,接种厌氧污泥,混匀,调节pH,放置于于36℃恒温摇床中,每日定时定量取样,测量产气体积和pH值。将样品经离心后,取上清液测定COD与氨氮浓度。
1.3.2接种比对菌渣厌氧发酵的影响实验
设定发酵瓶中的含固率为5%,设置接种比梯度分别为1∶2、1∶3、1∶5、1∶10,发酵底物为棘白菌素菌渣,接种厌氧污泥,混匀,调节pH,放置于于36℃恒温摇床中,每日定时定量取样,测量产气体积和pH值。将样品经离心后,取上清液测定COD与氨氮浓度。
1.4  实验方法
测定指标主要包括累积产甲烷量、pH值、SCOD浓度、氨氮浓度。
累积产甲烷量:通过集气排水法测定。
pH值:用pH计直接测定。
SCOD浓度:取2mL的发酵液经高速离心(转速为10000r/min,离心时间为10min),然后取上清液稀释后用快速消解分光光度法测定。
氨氮浓度:取2mL的发酵液经高速离心(转速为10000r/min,离心时间为10min),然后取上清液稀释后用纳氏试剂分光光度法测定。
注:
(1)快速消解分光光度法法测SCOD浓度:在消解管中依次加入0.5mL重铬酸钾溶液、0.25mL硫酸汞溶液、3mL硫酸银-硫酸溶液,摇匀,再加入1.5mL待测样,摇匀,放入金属加热器中消解2小时,静置,冷却到室温,在600nm波长下测量吸光度,与标准曲线比对计算出浓度。本方法的测定下限为15mg/L,测定上限为100mg/L。
(2)纳氏试剂分光光度法测氨氮浓度:在50mL比色管中加入1mL待测样,加去离子水至标线。加入1.0mL酒石酸钾钠溶液,摇匀,再加入纳氏试剂1.5mL,摇匀。放置10 min后,在425nm波长下测量吸光度,与标准曲线比对计算出浓度。
2  结果与分析
2.1  累计产甲烷量在厌氧发酵过程中的变化情况
累计产甲烷量的大小反映了体系的产甲烷能力,是最直观地判断厌氧发酵效果的指标之一。
2.1.1  不同含固率对累计产甲烷量的影响
由图2.1.1可见,发酵第一天就产生一定量的甲烷气体,且初始阶段各个含固率的产气量相近。之后产气量逐渐增加,从第3天开始陆续达到发酵高峰期,直至停止产气。不同含固率的实验组进入发酵高峰期的速度不同,累积产气量的大小也不同,其中含固率为5%的实验组明显发酵效果最好。
其中含固率为2%的实验组在发酵过程中产气缓慢,大约在第7天进入发酵高峰期,其最终累积产气量相对于其他组来说也较少。含固率为3%、4%和5%的实验组在前三天产气量大致相同,产气较快,从第3天开始出现明显差异,其中含固率为5%的实验组最先进入发酵高峰期,累积产气量也最大。依据该结果,下一步研究不同接种比对厌氧发酵的影响的实验中,可设定含固率为5%。
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