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《中国农业大学》 2018年
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蘑菇菌糠与牛粪、餐厨垃圾厌氧共发酵产甲烷潜力及熟化特性

罗晓莎  
【摘要】:随着食用菌产业化迅速发展,菌糠的产量大幅增长,菌糠的资源化处理成为重要的产业问题及研究方向。现有的利用方式主要有基质化、肥料化和饲料化,能源化利用的研究仍较少。本文将牛粪和餐厨垃圾分别与菌糠共发酵,分析共发酵对菌糠产甲烷潜力的影响,通过分析微生物群落结构特征初步探究菌糠共发酵的机理,结果如下:(1)以三种菌糠(金针菇、白灵菇、杏鲍菇)为单一原料进行中温批次发酵,含固率(TS)分别为1%、3%、5%。结果表明,三种菌糠的总产气量较为理想,其单位最高累积甲烷产量均在1%TS下获得,且单位产甲烷量随TS增加而降低,这说明随着TS的增加,菌糠的腐熟度降低。(2)将菌糠与牛粪以不同比例混合(4:0、3:1、1:1、1:3、0:4),分别在物料总含固率3%和5%下,进行批次发酵实验。结果表明,3%TS发酵效果优于比5%TS。3%TS下,3:1配比获得最高累积甲烷产量;5%TS下,金针菇和白灵菇菌糠发酵最适比例分别为3:1和1:1,杏鲍菇菌糠的共发酵效果不如单发酵。大多数共发酵比例的甲烷产量均得到正向的协同效应。白灵菇菌糠3%TS单发酵时,纤维素的利用率高于半纤维素,而3%TS下,共发酵的半纤维素利用率较单发酵的高,说明菌糠与牛粪共发酵均可在一定程度上促进菌糠的厌氧熟化进程,提高最终的腐熟度。牛粪的添加提高了系统稳定性,共发酵过程以嗜乙酸产甲烷途径为主,三种菌糠厌氧发酵过程中菌群类别差异不大,但相对丰度有差别,优势种群为厚壁菌门Firmicutes,拟杆菌门Bacteroidetes等。产甲烷古菌的优势菌群为甲烷鬃毛菌属(Mst)。(3)菌糠与餐厨垃圾混合共发酵时,3%TS下,甲烷产量随菌糠比例上升而下降,三种菌糠中均是1:3配比获得最高累积甲烷产量。5%TS下,1:3比例体系均酸化,其中金针菇和白灵菇菌糠最适发酵比例为3:1,杏鲍菇菌糠最适发酵比例为1:1。5%TS下VFA浓度明显高于3%TS,餐厨垃圾比例高于50%不利于甲烷的生成,同时会抑制熟化进程,降低体系的腐熟度。三种菌糠厌氧发酵过程中菌群类别差异不大,厚壁菌门Firmicutes和拟杆菌门Bacteroidetes为优势种群。
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