进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究

冯 晶，赵兰兰,2，赵立欣，姚宗路，于佳动，罗 娟，陈建坤

进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究

冯 晶1，赵兰兰1,2，赵立欣1※，姚宗路1，于佳动1，罗 娟1，陈建坤1

（1.农业部规划设计研究院农村能源与环保研究所，农业部农业废弃物能源化利用重点试验室，北京 100125；2. 黑龙江八一农垦大学，大庆 163319）

目前，中国大多数沼气工程均采用农作物秸秆与畜禽粪便为主要原料，但对于实际沼气工程的工艺控制，尤其是对于沼气工程进料混配及发酵浓度等控制工艺仍缺少参考和支撑。该研究采用玉米秸秆与牛粪原料，在中温条件下，利用纯牛粪、纯秸秆以及秸秆与牛粪干物质比（S:CM）=1:1、1:3、3:1条件的混合原料，按照不同干物质浓度（total solid，TS）=3%、6%、8%，梯次启动CSTR反应器，系统探讨物料配比与发酵浓度对反应器产气量、甲烷体积分数、pH值、氧化还原电位（oxidation-reduction potential，ORP）、挥发酸（volatile fatty acids，VFAs）含量等运行特征的影响。结果表明，正常运行时，纯秸秆与纯牛粪条件下厌氧发酵产气效果显著低于混合原料，且所有条件下反应器的产气量基本都随着发酵浓度升高而升高。在发酵浓度为8%条件下，S：CM=3:1和1:1的反应器容积产气率在运行130 和150 d后分别达到峰值0.78和0.76 L/(L·d)。随着反应器的持续运行，170 d后各反应器的产气率与pH值降低，而VFAs与ORP升高。S:CM=3:1和1:1的反应器容积产气率降低至0.6 L/(L·d)，pH值降低至6.5左右。这主要是由于恒定的搅拌功率条件下，随着反应器内TS升高，搅拌转速降低，进而在反应器内产生搅拌死区与浮渣等问题，导致反应器内局部酸化，造成系统整体失稳。在启动期间，所有5个条件下反应器内ORP呈缓慢上升趋势。运行172 d后，S:CM = 1:1条件下ORP迅速增加至高于–300 mV。总体而言，厌氧系统中VFA浓度随着进料中秸秆比例增加而增加，且丙酸积累发生并变得更加严重。这也在一定程度上表明，与采用秸秆与粪便混合原料厌氧发酵相比，采用纯秸秆原料厌氧发酵生产沼气厌氧反应器的运行稳定性较差。

发酵；秸秆；粪；沼气；进料浓度；产气特性

0 引 言

通过厌氧发酵技术处理秸秆、牛粪等，在降低农业面源污染的同时，还可以生产可再生能源，同时有效应对能源和环境危机[1]。沼气工程作为生成可再生能源的有效方法，正迅速在全球范围内发展，并在能源生产和环境保护中发挥着越来越重要的作用。

在中国大多农村地区，农业现代化和社会发展水平较低，能源结构中化石能源占比较高，而可再生能源应用较少。一般在农村地区秸秆、畜禽粪便等农业废弃物产量较高[2]。2017年，中国农作物秸秆理论资源量为10.4亿t，利用率不足80%；畜禽粪污近40亿t，利用率仅50%左右[3]。因此，沼气工程的开发将为中国的可再生能源生产和农业废弃物处理提供一个必然的选择。

目前，已有诸多报道采用不同物料混合配比进行混合发酵，多元原料混合发酵已成为沼气工程建设的主流。在混合原料厌氧发酵的过程中，混合原料能够显著改善平衡厌氧发酵体系中的养分含量，有效提高厌氧发酵气体产率，缓解抑制效应，保证厌氧发酵过程的稳定运行[4-7]。Wang等[5]的研究表明，玉米秸秆与畜禽粪便混合厌氧发酵产气率是单独发酵的1.27～3.46倍。刘琬瑜[6]对牛粪联合玉米秸秆混合厌氧发酵工艺进行研究，指出混合原料厌氧发酵启动更快，且能承受更高的发酵负荷。任海伟等[7]研究结果表明秸秆与牛粪混合发酵时，混合原料中秸秆占比越高则发酵过程越不稳定。目前，多数学者采用批式试验，对混合原料一个发酵周期内的发酵效果进行分析，而对长期连续运行条件下混合原料的厌氧发酵特征仍缺少深入系统分析。

本文通过对玉米秸秆-牛粪混合原料共发酵的长期运行状况进行分析，对全混式厌氧发酵条件下秸秆与牛粪的混合原料长期厌氧发酵特征进行分析，以期为今后的沼气工程运行提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用规模化养殖场储粪池牛粪与玉米风干秸秆。牛粪来自河北省廊坊市三河市内某养牛场，将牛粪于阴凉处置入不锈钢桶密闭保存；玉米黄贮秸秆来自河北省张家口市，于2017年8月收获，收获后置于田间自然干燥40 d，取回实验室处理为粒径4～6 mm，并在室温条件下用密封袋贮存，防止样品降解或发生湿度变化；接种污泥取自北京市顺义区赵全营镇北郎中村沼气工程。使用前，污泥在（38±0.5）℃的厌氧条件下培养至不再产气。原料在105 ℃烘箱中烘24 h后测定有机干物质（total solid，TS）；将样品烘干后粉碎测定碳氮比（C/N）；在550 ℃马弗炉中灼烧1 h后测定挥发分（volatile solid, VS）。原料理化特性如表1所示。

表1 原料特性表

1.2 反应系统

试验装置由CSTR反应器、循环水浴装置与气体计量装置以及气袋等部件构成，见图1。CSTR反应器由有机玻璃制成，容积为16 L，圆柱型，内部无挡板，高径比为1.3，有效容积为12 L，进料口直径为5 cm，出料口直径为3 cm，反应器壁高度1/3处设有取样口，取样口直径为2 cm。顶部安装垂直搅拌器与电机连接，电机搅拌功率为30 W。反应器顶部设置进料口与温度传感器，反应器底部设置出料口，进、出料口均设有阀门以保证反应器内部无氧环境。反应器外部设有3 cm厚的保温水循环夹层，采用循环水浴装置调节试验温度。反应器顶部与U型压力计连接，用于气密性的测试。

1.进料口 2.密封装置 3.混合原料 4.恒温循环水浴锅 5.出料口 6.发酵装置 7.水浴加热 8.温度计传热管 9.搅拌桨 10.电机 11.沼气管道 12.变频调速器 13.沼气流量计 14.气袋

由于反应器内部物料液面较高，设计双层搅拌，桨叶为直叶桨。搅拌器杆长为30 cm，杆径为1 cm，桨叶间偏转角为52°，桨间距18 cm，桨叶厚度2 mm。根据周富春[8]的报道，结合工程实践经验，采用间歇搅拌，搅拌频率为每7.5 h停止0.5 h。试验过程中，采用激光测速仪（UT372，上海优利德，中国）测试不同试验条件下搅拌转速。

循环水浴装置温度设定为45 ℃，循环速率为6 L/min，以确保反应装置内温度维持在中温水平[9]。采用湿式气体流量计对每日沼气产量进行计量，同时采用气袋收集沼气后对产气成分进行检测。

在不同浓度梯度条件下，根据牛粪与黄贮秸秆的干物质量比例不同，共设计5组试验，其中1#反应器为纯牛粪原料（S:CM=0:1），2#反应器为纯秸秆原料（S:CM=1:0），3#、4#、5#反应器的进料中秸秆：牛粪干物质比例（S:CM）分别为1:1、1:3和3:1。

反应器整个运行周期180 d，分3个浓度梯次启动运行，每日进出料400 g，物料水力停留时间（hydraulic retention time，HRT）维持在30 d。第1阶段进料的干物质浓度（TS）=3%，运行60 d后，提升TS至6%，之后第2阶段运行60 d，再提升TS至8%，之后再继续运行60 d。

进料口与出料口均设置阀门。进料前将原料与自来水混合均匀。操作过程中，由进料口进料，密封装置提供反应器内无氧环境，物料与接种物于反应器内在搅拌器的混合作用下进行厌氧发酵。每日出料后取样测试相关指标。

1.3 测试指标

根据标准方法测定TS与VS（APHP，2005）。试验运行过程中，每天对容积产气率、pH值与氧化还原电位（oxidation reduction potential，ORP）进行检测，每3d对气体成分进行测定，记录甲烷含量。待TS=8%时产气稳定后，取样进行化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）、挥发性脂肪酸含量（volatile fatty acid，VFA）的测定。

采用LMP-1型湿式防腐气体流量计（阿尔法仪器公司，长春）测定日产沼气量（L）；采用BM12492型便携式沼气成分测定仪（Biogas check，Geotech，英国）测定甲烷含量；采用便携式pH计（SX-610，上海三信，中国）和ORP计（SX-630，上海三信，中国）监测发酵过程的pH值和ORP；采用气相色谱仪（Agilent 7820A）分析发酵周期结束时反应器内物料乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸共6种有机酸组分，测试前样品需12 000 r/min离心10 min，取上清过0.45m滤膜，过滤后的液体与甲酸1:1混合后上机测试；采用5B-2C型COD快速测定仪（哈希，美国）测定COD。

利用Excel2016进行数据处理与图形绘制。

2 结果与分析

2.1 容积产气率

如图2所示，试验3个阶段内，阶梯式提升混合原料浓度，容积产气率也呈上升趋势。TS=3%时，前30 d 5个反应器的容积产气率均处于（0.2～0.4）L/(L·d)的范围内，组间无明显区别。这主要是由于在此阶段，反应器内微生物浓度较低，且需要适应新物料构建新的微生物群落，反应器启动后气体产量较低[10]。之后，除纯牛粪条件下，其余4个处理容积产气率均逐渐上升。反应器启动60 d后，S:CM=3:1条件下反应器容积产气率最高，达到0.58 L/(L·d)，之后依次是S:CM=1:1、1:0和1:3，纯牛粪条件下反应器容积产气率最低，一直保持在0.20 L/(L·d)左右。这主要是由于在S:CM=3:1条件下，反应器进料秸秆与牛粪混合原料C/N比为22.1，混合原料养分均衡适宜产气，而纯牛粪条件下，牛粪在堆积储存后损失部分有机物导致其原料产气率较低，反应器容积产气率也相应的低于其他条件。

第60天后，各反应器TS逐渐提高至6%，在此过程中除纯秸秆条件外，其余4个条件下反应器容积产气率呈升高趋势，其中S:CM=3:1和S:CM=1:1条件下反应器容积产气率升高速率最快，并最终达到0.78和0.76 L/(L·d)的产气高峰，纯牛粪条件下反应器容积产气率缓慢升高至0.3 L/(L·d)左右。而纯秸秆条件下在75 d左右出现峰值0.62 L/(L·d)，后期呈缓慢下降趋势，降至0.4 L/(L·d)左右。

提升浓度至TS=8%时，纯牛粪条件下反应器产气率未发生明显变化，始终保持在0.3 L/(L·d)左右，主要是由于牛粪中C/N较低所致[11]。纯秸秆条件下的反应器容积产气率由0.5 L/(L·d)降至0.4 L/(L·d)左右，直至试验结束；S:CM=1:1条件下反应器产气率快速升高至最高峰0.78 L/(L·d)左右，并基本保持稳定，之后于177 d开始逐渐下降至0.6 L/(L·d)；S:CM=1:3条件下反应器产气率在0.5 L/(L·d)左右浮动变化；S:CM=3:1条件下反应器容积产气率呈缓慢降低趋势，从0.76 L/(L·d)降至0.6 L/(L·d)左右。本阶段整体容积产气率比前2个发酵浓度条件更高，5个处理产气率排序为S:CM=1:1＞S:CM=3:1＞S:CM=1:3＞纯秸秆＞纯牛粪，这与刘德江等[12]的试验结果是一致的。

图2 CSTR反应器容积产气率变化

试验过程中5个反应器产沼气的甲烷体积分数变化如图3所示。整体而言，纯牛粪条件下反应器产气中甲烷体积分数始终保持15%左右，主要是由于畜禽粪便的高氮含量导致产甲烷活性的降低，产气受到抑制[13]；纯秸秆条件下产气中甲烷体积分数始终在25%左右，主要是由于纯秸秆厌氧发酵，反应体系易发生酸化导致厌氧发酵产气受到影响，造成产气中甲烷体积分数较低[14]。而在秸秆和牛粪混配后的几个条件下，在TS=8%浓度条件下运行反应器产气中甲烷体积分数均达到55%以上，厌氧发酵体系正常运行。

图3 反应器产气中甲烷体积分数变化

进料TS=3%时，纯牛粪条件下反应器内产气的甲烷体积分数始终保持在10%左右；纯秸秆条件下反应器内产气甲烷体积分数在20%~30%范围内波动，而其余3个处理产气中甲烷体积分数呈升高趋势，其中S:CM=1:3由35%左右上升至45 %左右，而S:CM=1:1和3:1条件下产气中甲烷体积分数在50 d后达到50%以上。

进料干物质浓度升高至6%以后，秸秆和牛粪混配条件下的3个反应器产气中甲烷体积分数均呈升高趋势，其中S:CM=3:1与S:CM=1:1反应器产气中甲烷体积分数相差不大，分别为56%和54%。而S:CM=1:3产气中甲烷体积分数在50%左右波动。纯牛粪和纯秸秆条件下反应器内产气甲烷体积分数基本保持不变。

进料TS升高至8%时，秸秆和牛粪混配条件下的3个反应器产气中甲烷体积分数变化趋势类似，在172 d以前，基本维持不变，之后快速降低。而纯牛粪条件下反应器产气中甲烷体积分数则呈升高趋势，并最终均达到32%。

2.2 pH值

反应器内厌氧发酵过程中pH值变化如图4所示。随着反应器内干物质浓度逐渐提升，发酵系统pH值呈降低趋势。在反应器启动初期（TS=3%），发酵系统内pH值为7.6左右。随着反应器的持续运行，pH值在波动中降低，在反应器运行60 d后，反应器内pH值降低至6.8～7.2的范围内，处于厌氧发酵最佳pH值范围[15]。其中，纯秸秆条件下反应器在运行42 d后，pH值降低至5.9，这主要是由于以纯秸秆为原料，发酵启动初期由于发酵体系内厌氧微生物数量不足，导致秸秆水解产酸未能及时利用产生甲烷所致，从而反应器内pH 值降低[16]。在此之后，随着反应器的持续运行，反应器内厌氧微生物增殖，纯秸秆条件下反应器内pH值在反应器运行51 d后恢复至6.5左右。其余几个反应器内pH值除在反应器启动初期发生波动外，在反应器启动18 d后，pH值始终稳定在6.5～7.5之间。

在反应器内TS提升至6%以后，pH值持续保持稳定，5个反应器内pH值均处于6.5～7.5范围之内，pH值排序为：纯牛粪＞S:CM=1:3＞S:CM=1:1＞S:CM=3:1＞纯秸秆。其中，纯秸秆条件下反应器内pH值最低，主要是由于采用纯秸秆原料厌氧发酵，反应器内发生酸积累所导致[17]。

随着反应器内TS提升至8%，5个反应器内pH值在提升浓度后未有明显变化，这表明在反应器内仍保有一定的缓冲能力。之后随着反应器的持续运行，第170天左右反应器内pH值逐渐降低，到180 d 5个反应器内pH值均降低至6.5左右。发酵浓度提升至8%后，pH值降低，表明发酵系统出现酸化现象，系统稳定性遭到破坏。有研究表明，挥发性脂肪酸（VFA）的积累降低反应器内pH值，进而抑制产甲烷细菌的活性，进一步造成VFA的累积，导致pH值更低，形成恶性循环[18-19]。

图4 pH值变化趋势

2.3 氧化还原电位

厌氧发酵体系对环境的要求十分严格，一般要求ORP小于−300 mV以适应产甲烷细菌生长要求[20]。反应器运行过程中ORP变化如图5所示。TS=3%时，5组反应器的ORP变化趋势基本一致，运行30 d后各反应器内ORP排序基本保持稳定，且且各反应器之间的ORP差距不大，在−370到-270 mV范围内波动，这与王世伟[21]等的研究结果基本一致。反应器内发酵浓度提高至6%，除S:CM=1:1反应器外，其他4个反应器内ORP均呈升高趋势。在第2阶段运行结束时，S:CM=1:1反应器内ORP仍保持在−350 mV左右，而纯秸秆条件下反应器内ORP则在−150～−200 mV之间波动，5个反应器内ORP差距变大。反应器TS 为8%的条件下运行时，各反应器内ORP大小排序规律与TS=6%条件下运行时，保持一致。反应器内发酵浓度升高初期，S:CM=1:1条件下反应器内ORP值基本保持稳定，直至172 d后，S:CM=1:1反应器内ORP则快速升高至-300mV以上。在此期间，其余4个条件下反应器内ORP值呈缓慢升高趋势。有研究表明，在一定范围内ORP值低，则发酵系统产气性能更优[22]。本研究的结果与上述文献报道基本一致。

图5 氧化还原电位变化

2.4 溶解性化学需氧量（sCOD）与挥发性有机酸（VFA）含量

5个反应器内混合物料在不同阶段稳定后料液内sCOD变化如图6所示。

图6 不同阶段CSTR反应器内sCOD值

随着反应器内TS不断提升，除纯秸秆处理外，发酵稳定后料液内sCOD浓度基本呈升高趋势。TS=3%时，各反应器内sCOD值在3 800～5 000 mg/L的范围内，总体随原料中秸秆占比增加而升高。反应器内干物质浓度至6%时，几个反应器内sCOD均有大幅提升，其中S:CM=1:3条件下反应器内sCOD增幅最高，达到39.5%，最终升高至5 487.55 mg/L，而纯牛粪条件下反应器内COD增幅最低，增加20%左右。在TS=6%阶段稳定以后，纯秸秆处理下，料液内sCOD最高，达到了6 115 mg/L，纯牛粪处理下，料液sCOD最低为4 588.8 mg/L。TS=8%时，纯秸秆和S:CM=3:1两个条件下sCOD降低，其他几个条件下反应器内sCOD呈升高趋势，但变化幅度不大。

反应器TS提升至TS=8%后并稳定运行后，对反应器内VFAs浓度进行了测试，结果如表2。可见，除纯秸秆条件外，其余反应器中VFAs质量浓度均在1 000 mg/L以下。整体而言，VFAs质量浓度随着原料中秸秆比例越大，厌氧系统内VFAs浓度呈上升趋势。并且，从丙酸浓度变化也可以看出，随着原料中秸秆比例增大，丙酸的积累越严重，丙酸积累程度随秸秆比例的增加而增加[23-24]。这主要是由于，牛粪的添加可在一定程度上平衡反应器内营养成分，从而保证反应器内微生物活性始终保持较优水平，加快反应器内VFAs降解，减轻了丙酸的积累程度，这与Axelle Degueurce等[25]的研究结果是一致的。

表2 TS=8%时各反应器内VFAs浓度

3 讨 论

本研究的结果表明，纯牛粪与纯秸秆条件下厌氧发酵效果均较差。纯秸秆条件下反应器内TS提升至8%以后，sCOD值高而产气率低，VFA值高，这主要是由于纯秸秆厌氧发酵过程中，物料易于降解，但往往容易导致酸化，抑制产气过程。这与其他研究人员的相关报道是一致的[26]。纯牛粪条件下，无论产气率还是sCOD值均较低，这说明牛粪内溶解性物质及可降解性物质较少。大量文献表明，新鲜牛粪具有较好的厌氧发酵产气效果[27]。与之相比，本研究所采用的牛粪采自规模化牛场的储粪池，可能是由于经过储粪池储存后，牛粪暴露在空气内导致有机质被消耗，并且原料的C/N则降低至10.2，物料内养分更加失衡，从而导致其厌氧发酵效果降低。在实际沼气工程中，以牛粪等畜禽粪便为原料，应尽量减少牛粪在储粪池内的储存时间，或采用密封的牛粪输送方式，保证牛粪的发酵效果。

相比而言，秸秆:牛粪=1:1、1:3与3:1条件下反应器的sCOD值与VFA值均处于较低水平，且反应器产气率较高，这主要是由于采用秸秆与牛粪混合原料，其C/N比较为适宜，反应器内厌氧发酵过程相对稳定，对有机物的降解能力较强[28]。

本研究结果表明，反应器运行170 d后，各个反应器在TS=8%条件下，反应器内pH值均降低，进而导致反应器的产气率降低。本研究中反应器搅拌装置的电机功率为30 W，在TS为3%、6%与8%条件下，对反应器的搅拌转速进行了测试，分别为32、25、20 r/min。可见，随反应器内原料含固率升高，反应器内搅拌转速随之下降。在TS=8%的条件下，反应器的搅拌转速较低，无法保证高浓度物料完全混合，长期累积下反应器内逐渐产生搅拌死区与浮渣等问题，导致反应器内局部酸化，进而导致系统整体失稳[29-30]。本研究的结果为实际沼气工程的运行提供了参考和借鉴。在实际工程运行中，对于牛粪原料应减少在储粪池中的储存时间，避免有机物质损失；采用混合原料厌氧发酵可有效提升厌氧发酵效率及稳定性，但应根据发酵原料浓度的提高对搅拌速率进行相应调整，过低的搅拌速率影响厌氧发酵效果。

4 结 论

1）本研究在中温条件下对秸秆-牛粪混合原料体系的梯度启动特征进行了研究，在本试验条件下，随着反应器内TS升高，反应器内的容积产气率呈升高趋势；纯牛粪和纯秸秆厌氧发酵效果低于牛粪与秸秆混合原料厌氧发酵效果。最终在TS提升至8%时，秸秆:牛粪=1:1条件下反应器的容积产气率最高，达到了0.78 L/(L·d)，产气中甲烷体积分数可达到55%以上。

2）在本研究试验条件下，反应器内TS提升至8%以后，由于搅拌速率降低导致物料无法充分混合，最终各个反应器容积产气率和pH值均降低，且挥发性脂肪酸与氧化还原电位升高，其中秸秆:牛粪=3:1和1:1条件下反应器容积产气率均降至0.6 L/(L·d)左右，pH值降低至6.5左右。

3）在本研究的基础上，下一步将在秸秆-牛粪优化配比和运行条件下，解析物料粘度等流变特性对于厌氧发酵过程的响应特征，对混合原料厌氧发酵的物料搅拌过程进行深入分析，探讨搅拌对于厌氧发酵过程的影响规律，以期为规模化沼气工程高效低成本运行提供支撑。

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Effect of feed concentration on continuous stirred anaerobic fermentation characteristics with mixed corn straw and cow manures

Feng Jing1, Zhao Lanlan1,2, Zhao Lixin1※, Yao Zonglu1, Yu Jiadong1, Luo Juan1, Chen Jiankun1

(1.100125,; 2.163319,)

At present, most biogas projects in China use crop straw and animal manures as the main raw materials, however, there is still a lack of reference and support for the process control of the actual biogas project, especially for the control of the feed mix of biogas plants. In this study, two kinds of common materials, corn stalk and cow dung, were used as the influent with different mixed ratio under the medium temperature conditions. The mixed ratio of straw and cow manure (S:CM, as TS ratio) was adjusted to 1:1, 1:3, 3:1, while the reactors with straw and cow manure were as the controls. The CSTR started at the condition of TS=3%, then the TS was increased to 6% and 8% sequentially. The effects of different feeds on the operation characteristics of biogas engineering such as gas production, methane content, pH value, ORP (oxidation reduction potential), volatile acids were systematically discussed. The results showed that the biogas production of the reactors with straw or cow manure was significantly lower than that with mixture. And the biogas production rate increased with the increasing of TS. Under the conditions of TS=8%, the reactor with influent of S:CM=3:1 got the peak biogas production rate of 0.78 L/(L·d) after 130 d running, and that with influent of S:CM=1:1 got its peak biogas production of 0.76 L/(L·d) after 150 d running. As the TS in the reactor was increased to 8%, the pH values in the five reactors did not change significantly after increasing the concentration, indicating that there was still a certain buffering capacity in the reactor. Then, with the continuous operation of the reactor, the pH value in the reactor gradually decreased on the 170th day, and the pH value in the five reactors decreased to about 6.5 in 180 days. The pH value decrease led to a decrease in the gas production rate of the reactors. The biogas production rate decreased to 0.6 L/(L·d) with a decreased pH value to 6.5. This was mainly because under the constant stirring power condition, as the concentration of the materials in the reactor increased, the stirring speed was reduced, and problems such as stirring dead zone and scum were occurred in the reactors, resulting in acidification in the reactor. This in turn caused the system to be unstable overall. During the startup, the ORP of all the five reactors showed a slowly rising trend. After 172 d running, the ORP in the reactor with S:CM=1:1 rapidly increased to above -300 mV. Overall, the concentration of VFAs in the anaerobic system increased with the increasing proportion of straw in the feed-in materials. Moreover, the accumulation of propionic acid occurred and became more serious as the proportion of straw in the feed-in material increased. This result showed that the biogas plants with more straw might ran at more unstable conditions, compared with those feeding in mixture of straw and manure.

fermentation; straw; manures; biogas; total solids; operation characteristics

2018-12-19

2019-06-28

现代农业产业技术体系专项资金资助CARS-02

冯 晶，高级工程师，博士，主要从事农业废弃物资源化利用研究，Email：fengjing@sina.com

赵立欣，研究员，主要从事农业废弃物能源化研究。Email：zhaolixin5092@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.028

X71, X72

A

1002-6819(2019)-14-0221-07

冯 晶，赵兰兰，赵立欣，姚宗路，于佳动，罗 娟，陈建坤. 进料浓度对玉米秸秆与牛粪全混式厌氧发酵特征影响研究[J]. 农业工程学报，2019，35(14)：221－227. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.028 http://www.tcsae.org

Feng Jing, Zhao Lanlan, Zhao Lixin, Yao Zonglu, Yu Jiadong, Luo Juan, Chen Jiankun. Effect of feed concentration on continuous stirred anaerobic fermentation characteristics with mixed corn straw and cow manures[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(14): 221－227. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.028 http://www.tcsae.org