摘要[目的] 研究漆樹籽殘?jiān)l(fā)酵產(chǎn)沼氣的可行性與潛力。[方法] 以漆樹籽殘?jiān)鼮樵?，在中?0 ℃下，采用全混合批量發(fā)酵工藝，測(cè)定漆樹籽殘?jiān)l(fā)酵過程中的TS產(chǎn)氣潛力、VS產(chǎn)氣潛力、日產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣速率、pH等指標(biāo)。[結(jié)果] 第3天發(fā)酵體系酸化，但在微生物調(diào)節(jié)下，第7天體系pH恢復(fù)至7.0，正常產(chǎn)氣。經(jīng)60 d發(fā)酵，漆樹籽殘?jiān)a(chǎn)沼氣潛力為594.29 ml/g（TS）或615.84 ml/g（VS）。[結(jié)論] 研究表明漆樹籽殘?jiān)且环N很好的沼氣發(fā)酵原料。

關(guān)鍵詞 漆樹籽殘?jiān)?；厭氧發(fā)酵；沼氣；產(chǎn)氣潛力

中圖分類號(hào)S216.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）29-10272-02

基金項(xiàng)目國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21266032）； 云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目（2010CD050）； 云南省科技條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（2010DH012）聯(lián)合資助。

作者簡介楊順平（1989- ），男，云南昆明人，碩士研究生， 研究方向：生物質(zhì)能。*通訊作者，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事生物質(zhì)能與環(huán)境工程研究。

漆樹是我國重要的經(jīng)濟(jì)樹種，資源豐富。適宜生長在多霧、氣候濕潤的向陽山坡，喜暖溫、暖濕氣候，土壤偏酸性或微酸性。主要分布于陜西、湖北、四川、云南、貴州、甘肅、重慶等省市環(huán)繞的四川盆地四周的中低山地帶[1]。國內(nèi)現(xiàn)有漆樹150多種，其中30多種能結(jié)籽，年產(chǎn)漆樹籽150萬t[2]。2008年，為不斷發(fā)展壯大云南漆樹產(chǎn)業(yè)，中國林業(yè)科學(xué)院資源昆蟲研究所與云南盛禾公司培育優(yōu)良漆樹品種，在云南省文山州硯山、廣南等縣，紅河州開遠(yuǎn)縣規(guī)劃建設(shè)1.3萬hm2漆樹種植基地，現(xiàn)已建成1 000 hm2，種植漆樹350萬株，已經(jīng)進(jìn)入收獲期，年產(chǎn)生漆500 t，提煉漆蠟2 500 t，漆樹籽4 000 t[3]。

在漆樹籽提取漆蠟過程中產(chǎn)生了大量的漆樹籽殘?jiān)?，其主要成分為粗纖維、少量脂肪、蛋白質(zhì)和非氮浸出物等[4]，其是沼氣發(fā)酵的良好原料。為此，該研究進(jìn)行了在中溫條件下漆樹籽殘?jiān)鼌捬醢l(fā)酵產(chǎn)沼氣試驗(yàn)，以期為漆樹籽殘?jiān)谡託馍a(chǎn)方面的應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料原料為漆樹籽經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，再用石油醚提油后的殘?jiān)＝?jīng)測(cè)定TS（總固體含量）為96.25%，VS（揮發(fā)性固體含量）為96.50%，pH為7.0。接種物為實(shí)驗(yàn)室的混合厭氧活性污泥，經(jīng)測(cè)定TS為9.97%，VS為57.51%，pH為7.0。

1.2試驗(yàn)裝置試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室自制的500 ml批量發(fā)酵裝置，裝置示意見圖1。

1.3.1預(yù)處理。將漆樹籽殘?jiān)鼜慕莨嘀腥〕?，自然晾? d，使其中少量的石油醚揮發(fā)，以減少石油醚對(duì)后期發(fā)酵的影響。

1.3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)采用全混合中溫（30 ℃）批量式發(fā)酵，設(shè)置1個(gè)試驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組，每組設(shè)置3個(gè)平行；料液配比見表1，各組料液均加水至400 ml。

1.3.3分析與測(cè)試方法。pH采用pH 5.7～8.5的精密pH試紙測(cè)定。產(chǎn)氣量采用排水集氣法[5]進(jìn)行測(cè)定。每天定時(shí)記錄計(jì)量瓶中水的體積，并計(jì)算各平行試驗(yàn)的平均值。甲烷采用火焰顏色比色卡法[6]，根據(jù)點(diǎn)燃時(shí)的火焰顏色來估計(jì)沼氣中甲烷的含量。TS測(cè)定：將發(fā)酵原料樣品在（105±5） ℃溫度下烘至恒重后，計(jì)算干物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。計(jì)算公式如下[7]：

2結(jié)果與分析

2.1料液TS、VS及pH發(fā)酵前后料液TS、VS和pH變化情況見表2。由表2可知，試驗(yàn)組和對(duì)照組發(fā)酵前后料液的TS和VS含量均有所下降，且試驗(yàn)組TS和VS降低量明顯高于對(duì)照組。這是由于對(duì)照組的原料是長期馴化后的活性污泥，其含有的可降解有機(jī)物較少，因此VS含量下降較少。經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算可知，試驗(yàn)組料液的TS和VS降解率分別為20.96%和15.20%；對(duì)照組料液的TS和VS降解率分別為16.66%和2.44%。這表明漆樹籽殘?jiān)鼙话l(fā)酵微生物有效降解。

2.2產(chǎn)氣情況分析

2.2.1日產(chǎn)氣量。 漆樹籽殘?jiān)债a(chǎn)氣量與發(fā)酵時(shí)間的關(guān)系見圖2。由圖2可知，由于接種物的活性較低，漆樹籽殘?jiān)託獍l(fā)酵試驗(yàn)啟動(dòng)較慢，第1天凈產(chǎn)氣量為61 ml；第2天凈產(chǎn)氣量為67 ml，可以點(diǎn)燃，但不能連續(xù)燃燒，火焰顏色為微藍(lán)色，說明甲烷含量大約為40%。第3天時(shí)產(chǎn)氣量突然下降，第4天產(chǎn)氣量僅有18 ml；經(jīng)測(cè)定pH為5.5，發(fā)酵體系出現(xiàn)酸化。在微生物的自我調(diào)節(jié)下，發(fā)酵體系第7天恢復(fù)正常，pH為7.0；在第9天時(shí)出現(xiàn)第一個(gè)產(chǎn)氣高峰，日產(chǎn)氣量為143 ml，點(diǎn)燃后火焰顏色為桔黃色且連續(xù)燃燒，甲烷含量大約為70%。第25天時(shí)產(chǎn)氣量達(dá)到最高，為299 ml。第35天產(chǎn)氣再次出現(xiàn)峰值，為238 ml。其后產(chǎn)氣量逐漸下降，直至整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束。整個(gè)試驗(yàn)歷時(shí)60 d，日平均產(chǎn)氣量為119 ml。

2.2.2產(chǎn)氣速率。對(duì)試驗(yàn)累積產(chǎn)氣量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。由表3可知，對(duì)于漆樹籽殘?jiān)?，其? d的產(chǎn)氣量較少，這是由于第3天體系酸化，pH為5.5，導(dǎo)致體系中產(chǎn)甲烷菌不能正常代謝的結(jié)果。在微生物的自我調(diào)節(jié)下，體系恢復(fù)正常后，產(chǎn)氣量平穩(wěn)上升。整個(gè)厭氧發(fā)酵過程中，主要產(chǎn)氣階段集中在10～45 d，從662 ml增加到6 609 ml；最快產(chǎn)氣階段為20～40 d，從1 253 ml增加到6 052 ml，平均每天產(chǎn)氣217 ml。

2.3產(chǎn)氣潛力分析漆樹籽殘?jiān)l(fā)酵產(chǎn)沼氣潛力中總產(chǎn)氣量為7 150 ml，產(chǎn)氣潛力為572 ml/g，TS產(chǎn)氣潛力為594.29 ml/g（TS），VS產(chǎn)氣潛力為615.84 mg/g（VS）。

為更好地評(píng)價(jià)漆樹籽殘?jiān)鼌捬醢l(fā)酵產(chǎn)沼氣的潛力，將其與其他原料在相同條件和發(fā)酵工藝下產(chǎn)沼氣潛力進(jìn)行比較，結(jié)果見表4。表4中的TS產(chǎn)氣潛力的倍數(shù)為漆樹籽殘?jiān)黅S產(chǎn)氣潛力與其他原料TS產(chǎn)氣潛力之比。