全 文 ：第３９卷　第４期
２０１１年４月
西北农林科技大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄ．）
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．４
Ａｐｒ．２０１１
添加聚合草对猪粪中温厌氧发酵的影响
＊
罗　涛１，２，邱　凌２，石　勇１，２，邵艳秋２，邓媛方１，２
（１西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西 杨凌７１２１００；２农业部沼气西北分中心，陕西 杨凌７１２１００）
［摘　要］　 【目的】探索添加景观植物聚合草对沼气厌氧发酵的影响。【方法】以猪粪为发酵原料，添加不同量
聚合草，于（３５±１）℃条件下，用自行设计的发酵装置进行发酵试验，通过对发酵液的ＣＨ４ 含量、ｐＨ和产气量的监
测，研究聚合草添加量对猪粪中温厌氧发酵过程的影响，并以接种物和接种物加猪粪为参比。【结果】在聚合草与猪
粪总固体含量比分别为１∶１０、２∶１０、３∶１０、４∶１０的试验组中，１∶１０、２∶１０试验组的甲烷含量率先达到４０％（体积
分数），其ｐＨ分别为６．６～７．７和６．６～７．６，总体优于其他试验组及空白参比组；且以１∶１０试验组的日均产气量最
高（７５６．２０ｍＬ），２∶１０试验组的总产气量最高（４３　５４０ｍＬ）。【结论】添加适量聚合草对猪粪厌氧发酵有促进作用，
通过二次曲线拟合，推测聚合草与猪粪总固体含量的最优配比为１．４０∶１０～１．４８∶１０。
［关键词］　聚合草；猪粪；沼气发酵
［中图分类号］　Ｓ７１３；Ｓ３８２．１ ［文献标识码］　Ａ ［文章编号］　１６７１－９３８７（２０１１）０４－０１７７－０５
Ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ｏｎ　ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ
ＬＵＯ　Ｔａｏ１，２，ＱＩＵ　Ｌｉｎｇ２，ＳＨＩ　Ｙｏｎｇ１，２，ＳＨＡＯ　Ｙａｎ－ｑｉｕ２，ＤＥＮＧ　Ｙｕａｎ－ｆａｎｇ１，２
（１　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
２　Ｔｈｅ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｏｇａｓ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ】Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ
ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ．【Ｍｅｔｈｏｄ】Ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ　ｗａｓ　ｅｍｐｌｏｙｅｄ　ａｓ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ａｓ　ａｄ－
ｄｉｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅ　ｔｒｉａｌ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｉｎ　ｓｅｌｆ－ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｔｅ－
ｒｉａｌ　ｒａｔｉｏｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ＣＨ４ｃｏｎｔｅｎｔ，ｐＨ，ｂｉｏ－
ｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．【Ｒｅｓｕｌｔ】Ａｍｏｎｇ　ＴＳ　ｒａｔｉｏｓ　ｏｆ　ｃｏｍｆｒｅｙ∶ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ：１∶１０，２∶１０，３∶１０，４∶１０，ｔｈｅ　ＣＨ４
ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　１∶１０，２∶１０ｗｅｒｅ　ｆｉｒｓｔ　ｕｐ　ｔｏ　４０％，ｗｈｏｓｅ　ｔｏｔａｌ　ｔｒｅｎｄ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｏｓｅ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ　ｔｒｅａｔ－
ｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｗｏ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　１∶１０，２∶１０ｗａｓ　６．６－７．７，６．６－７．６ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｏｓｅ　ｔｏｔａｌ
ｔｒｅｎｄ　ｗａｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｏｓｅ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ｔｗｏ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｗｏ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
（７５６．２０ｍＬ／ｄ）ｏｆ　１∶１０ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ（４３　５４０ｍＬ）ｏｆ　２∶１０ｗａｓ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－
ｅｓｔ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ】Ｐｒｏｐｅｒ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｃｕｒｖｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ　ｔｈｅ
ｂｅｓｔ　ＴＳ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｃｏｍｆｒｅｙ∶ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ　ｉｓ　１．４０∶１０－１．４８∶１０．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｆｒｅｙ；ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ；ｂｉｏｇａｓ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
　　养殖场沼气工程是中国可再生能源的重点项
目，既可以提供清洁能源，又可减少温室气体排放，
具有良好的经济效益和环境效益，已成为养殖场粪
污处理的重要手段［１－３］。根据农业部《规模化畜禽养
＊ ［收稿日期］　２０１０－０９－１５
［基金项目］　国家科技支撑计划项目“沼气工程优化与标准化模式研究”（２００７ＢＡＫ３１Ｂ０１）；国家农村沼气科技支撑体系试点项目
“西北地区农村沼气科技创新与示范基地建设”（农计函２０１０－１２０）；西北农林科技大学推广专家支持计划项目“杨凌农
村沼气与循环农业科技示范基地”（２００７－４）
［作者简介］　罗　涛（１９８６－），男，四川乐山人，在读硕士，主要从事生物质能源研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｏｔａｏ１４５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
［通信作者］　邱　凌（１９５７－），男，陕西西乡人，教授，博士，博士生导师，主要从事生物质能源与循环农业研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｌ２８７１＠１２６．ｃｏｍ
殖场沼气工程设计规范》的要求，沼气工程平面布局
绿地面积不宜小于总面积的３０％［４］。利用绿地面
积种植高产绿地植物，用于补充和调配沼气发酵原
料，既可美化环境，又可实现资源循环利用。
聚合草（Ｓｙｍｐｈｙｔｕｍ　ｐｅｚｅｇｒｉｎｕｍ　Ｌ．）又名紫
根草、爱国草，为紫草科（Ｂｏｒａｇｉｎａｃｅａｅ）聚合草属牧
草，可作庭园、地被和盆栽观赏之用，是一种很好的
饲料和绿化植物［５］。研究证明，聚合草粗蛋白、粗纤
维含量高，既可作为调节沼气发酵酸碱度和碳氮比
的原料，又可作为速效、高产的沼气发酵原料［６］。本
试验以聚合草作为添加物料，研究在模拟中温条件
下，固体含量为１００ｇ／ｋｇ的沼气厌氧发酵过程对猪
粪厌氧发酵产气特性的影响，以期寻找一条既能处
理沼气工程区绿化废弃物，又能促进沼气厌氧发酵、
实现资源循环利用的途径。
１　材料与方法
１．１　试验装置
试验装置为农业部沼气西北分中心自行设计的
厌氧发酵装置［７］，主要由发酵瓶（２　５００ｍＬ塑料
壶）、集气瓶（１　０００ｍＬ锥形瓶）、集水瓶、地热线（功
率８００Ｗ）、温度传感器ＲＡ－４５（上海华辰医用仪表
有限公司）、温控仪 ＷＭＺＫ－０１（上海华辰医用仪表
有限公司）、恒温水箱等部件组成，各部件之间通过
橡皮塞、玻璃管和乳胶管相连，加凡士林密闭（图
１）。地热线均匀分布于水箱底部，无交叉重叠，地热
线间距１ｃｍ左右，使水箱内传热均匀。
图１　厌氧发酵试验装置示意图
１．取样口；２．导气管；３．取气口；４．导水管；５．集水瓶；６．集气瓶；７．发酵瓶；８．地热线
Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
１．Ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｏｒｉｆｉｃｅ；２．Ｇａｓ－ｌｅａｄｉｎｇ　ｔｕｂｅ；３．Ｇａｓ－ｔａｋｉｎｇ　ｏｒｉｆｉｃｅ；４．Ｗａｔｅｒ－ｌｅａｄｉｎｇ　ｔｕｂｅ；５．Ｗａｔｅｒ－ｃｏｌｅｃｔｉｎｇ　ｆｌａｓｋ；
６．Ｇａｓ－ｃｏｌｅｃｔｉｎｇ　ｆｌａｓｋ；７．Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｄｉｇｅｓｔｅｒ；８．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ－ｈｅａｔｉｎｇ　ｗｉｒｅ
１．２　试验材料
试验所用聚合草为西北农林科技大学校园内景
观聚合草，将采集的聚合草进行简单分拣，清洗干净
后，剪切至５～１０ｍｍ粒径。试验所用猪粪取自西
北农林科技大学高科种猪场。各发酵原料的理化性
质见表１。
表１　发酵原料的理化性质
Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ
原 料
Ｍａｔｅｒｉａｌ
总固体含量／
（ｇ·ｋｇ－１）
ＴＳ
挥发性固体含量／
（ｇ·ｋｇ－１）
ＶＳ
总有机碳含量／
（ｇ·ｋｇ－１）
ＴＯＣ
总氮含量／
（ｇ·ｋｇ－１）
ＴＮ
碳氮比
Ｃ／Ｎ
聚合草Ｃｏｍｆｒｅｙ　 １８４．２　 ８３９．０　 ５３２．０　 ２９．８　 １７．８５
猪 粪Ｓｗｉｎｅ　ｆｅｃｅｓ　 ２７０．０　 ７６３．４　 ３５８．８　 ２７．６　 １３．００
１．３　接种物
为了获得品质好的接种物，取陕西杨凌西大寨
中学生态校园１００ｍ３ 沼气池正常产气的沼气池底
部物料，与采集的猪粪按质量比１∶１进行富集驯化
培养，富集驯化周期为１２ｄ，得到的接种物固体含量
为１００ｇ／ｋｇ，ｐＨ＝６．８。
１．４　试验设计
大中型沼气工程厌氧发酵一般采用中温发酵，
因此试验发酵温度设计为（３５±１）℃［４］。试验采用
批量发酵工艺，每个发酵瓶发酵原料为２００ｇ猪粪，
按总固体含量１００ｇ／ｋｇ配制成２　０００ｇ发酵液，ｐＨ
为６．５。以聚合草为添加物料，设计４个配比，即聚
８７１ 西北农林科技大学学报（自然科学版） 第３９卷
合草与猪粪总固体含量比例（质量比）分别为１∶１０、
２∶１０、３∶１０、４∶１０，标记为Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４，每个配比重
复３次。设置２个空白参比Ｃ１、Ｃ２（Ｃ１仅以接种物为
发酵原料，不加猪粪和聚合草；Ｃ２以接种物和猪粪为
发酵原料，不加聚合草），每个参比重复３次。
１．５　测定项目及方法
聚合草总固体含量（ＴＳ）采用烘干法测定，真空
干燥箱中８０℃下烘６ｈ；猪粪、接种物总固体含量
（ＴＳ）采用烘干法测定，真空干燥箱中１０５℃下烘６
ｈ；挥发性固体含量（ＶＳ）采用烘干法测定，在马弗炉
中６００℃下烘１ｈ；总有机碳含量（ＴＯＣ）采用总有
机碳分析仪（岛津ＴＯＣ仪）测定；总氮（ＴＮ）含量采
用凯式定氮法测定。ｐＨ、甲烷（ＣＨ４）含量采用武汉
四方光电科技有限公司Ｇａｓｂｏａｒｄ２３２００Ｐ沼气分析
仪测定。定期从发酵瓶取样口取样进行发酵液ｐＨ
测定；从集气瓶取气口取样进行沼气气体成分测定，
以排水集气法收集气体，每天０９：００定时用量筒测
量水的体积。
２　结果与分析
２．１　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中甲烷含
量的影响
厌氧活性污泥中的甲烷菌有很强的生命力，即
使数年不投加养料，其仍能保持活性，若启动时总固
体含量为１００ｇ／ｋｇ，发酵瓶内容积负荷较高，产甲烷
菌的繁殖速度远小于产酸菌，造成初始阶段甲烷含
量低，产气不能正常使用［８］。因此本试验中，在沼气
甲烷含量达到４０％（体积分数）、产气可以正常使用
时开始计量，沼气可正常使用的产气时间持续了６０
ｄ，结果见图２。
图２　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中甲烷含量的影响
Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
　　由图２可见，试验组所产气体中，ＣＨ４ 含量随
着发酵时间的延长，呈现先增长后下降的趋势。
Ｃ１、Ｊ１、Ｊ２组甲烷含量率先达到４０％，Ｃ２、Ｊ３、Ｊ４组
甲烷含量陆续达到４０％。在发酵的前２５ｄ，Ｊ１、Ｊ２
甲烷含量明显高于参比组Ｃ１、Ｃ２，之后与Ｃ１、Ｃ２甲
烷含量相差不大。在发酵第５天，Ｊ３甲烷含量达到
４０％以上，第１７天Ｊ４甲烷含量超过４０％，且Ｊ３、Ｊ４
甲烷含量总体较Ｃ１、Ｃ２、Ｊ１、Ｊ２低。说明添加适量
的聚合草可以促进甲烷菌的生长，提高甲烷含量，而
过量的聚合草不利于厌氧发酵甲烷菌的生长。由甲
烷含量的变化趋势可以看出，Ｊ１、Ｊ２处理更加符合沼
气工程发酵产气稳定、甲烷含量高的要求。
２．２　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中ｐＨ 的
影响
由图３可见，各处理ｐＨ 总体均呈现不断上升
的趋势，Ｃ２、Ｊ１、Ｊ２的ｐＨ 分别为６．５～７．６，６．６～
７．７和６．６～７．６，Ｊ３、Ｊ４的ｐＨ 分别为６．３～７．５和
６．２～７．３，这说明少量添加聚合草对整个厌氧发酵
过程中的ｐＨ影响不大，过量添加则会造成整个发
酵过程中ｐＨ明显降低。这是因为有机物厌氧消化
过程是经过大分子有机物、小分子有机物、短链脂肪
酸最终转化成ＣＨ４ 和ＣＯ２ 的过程，聚合草容易酸
化，产生大量的短链脂肪酸，随着产甲烷菌不断产生
甲烷，短链脂肪酸转化成ＣＨ４ 和ＣＯ２，ｐＨ 开始上
升［９－１０］。适量添加聚合草时，随着甲烷菌对环境的
逐渐适应，利用脂肪酸的比例逐渐增加；而过量添加
聚合草时，一方面产酸菌较其他试验组多，另一方面
因产酸菌占据优势，生长旺盛，致使甲烷化受到抑
制，造成有机酸积累，导致ｐＨ一直相对较低。
９７１第４期 罗　涛，等：添加聚合草对猪粪中温厌氧发酵的影响
图３　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中ｐＨ的影响
Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
２．３　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中产气特
性的影响
由图４可见，各试验组的日产气量总体均呈现
先增加后减少的趋势。仅以接种物为发酵原料的参
比组Ｃ１，总产气量为１０　５２０ｍＬ，产气持续了３５ｄ；
以接种物和猪粪为发酵原料的参比组Ｃ２，总产气量
为４０　６６０ｍＬ，日均产气量为７０１．０３ｍＬ。添加聚
合草作为发酵原料的试验组Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４，总产气量
分别为４０　８３５，４３　５４０，４３　２６０和２２　８３０ｍＬ，日均产
气量分别为７５６．２０，７２５．６７，７２１．００和６３９．０４ｍＬ。
试验组Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３总产气量均高于参比组Ｃ２，日均产
气量分别较Ｃ２组高７．８７％，３．５１％和２．８５％，而
Ｊ４总产气量和日均产气量均明显低于参比组Ｃ２。
说明适量添加聚合草有利于厌氧发酵产沼气的进
行，而过量添加聚合草则抑制产气。这主要有４个
方面的原因：①聚合草的粗蛋白、粗纤维含量高，可
以为厌氧发酵微生物提供丰富的营养；②微生物生
长对碳氮比有一定的要求，一般认为当启动阶段
Ｃ／Ｎ值不大于３０∶１时，进料Ｃ／Ｎ值宜高些，猪粪
Ｃ／Ｎ值为１３∶１，相对较低，聚合草Ｃ／Ｎ值则相对
较高，因此添加聚合草可调节厌氧发酵的碳氮比，利
于微生物的生长繁殖；③生长因子、微量元素、辅酶
等因素都会影响产甲烷菌的生理学特性，适量添加
聚合草能优化甲烷菌的生理学特性，从而促进厌氧
发酵产沼气的进行，但其具体优化机理有待于进一
步研究；④鲜青聚合草酸化速度较快，过量添加聚合
草时，系统中的产酸菌处于优势地位，使系统呈酸化
状态，造成酸积累，从而破坏厌氧发酵的进行，这对
系统的稳定性不利，最终导致甲烷含量低，产气量减
少［６，８－９，１１］。
图４　聚合草不同添加量对厌氧发酵过程中日产气量和累计产气量的影响
Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｍｆｒｅｙ　ａｄｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｄａｉｌｙ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
ｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
　　聚合草不同添加量对猪粪总产气量和日均产气
量影响的分布规律符合二次抛物线，因此基于最小
二乘法原理，利用 ｍａｔｌａｂ进行二次抛物线曲线拟
合，结果见图５。由拟合曲线方程计算可得，当聚合
草与猪粪总固体含量比为１．４８∶１０时，总产气量最
高（４５　４１３ｍＬ）；当聚合草与猪粪总固体含量比为
０８１ 西北农林科技大学学报（自然科学版） 第３９卷
１．４０∶１０时，日均产气量最高（７７８ｍＬ）。
为检验拟合曲线的准确性，利用决定系数对曲
线拟合结果进行度量［１２］。计算公式如下：
ｒ２＝１－ＪＳ
。
式中：ｒ２ 为决定系数，Ｊ为试验值与从函数中所获得
值的残差平方和，Ｓ为试验值与其平均值之间的偏
差平方和。计算得决定系数为０．９６２　４，认为该拟合
曲线可以解释试验数据、试验规律明显，推测聚合草
与猪粪在总固体含量配比为１．４０∶１０～１．４８∶１０
时，厌氧发酵产沼气可获得最佳效果。
图５　聚合草与猪粪不同配比对厌氧发酵过程中累计产气量和日均产气量的拟合曲线
Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｒａｔｉｏｓ
３　结　论
１）聚合草与猪粪总固体含量比为１∶１０、２∶１０
组的甲烷含量早于其他２个试验组达到４０％（体积
分数），其ｐＨ和猪粪的产气特性也明显优于其他２
个试验组及２个参比组。聚合草与猪粪总固体含量
比为１∶１０、２∶１０时，系统缓冲能力较好，更加符合
沼气工程发酵产气稳定、甲烷含量高的要求。
２）就聚合草不同添加量对猪粪总产气量和日均
产气量的影响规律进行二次抛物线拟合，推测在３５
℃条件下，聚合草与猪粪以总固体含量配比为
１．４０∶１０～１．４８∶１０进行厌氧发酵时，可获得最佳
的产气效果。
３）适量添加聚合草可促进猪粪厌氧发酵产沼气
的进行。因此，聚合草可在沼气工程区作为绿化植
物种植，刈割的聚合草可作为以猪粪为发酵原料的
沼气工程的添加原料，从而实现资源的循环利用。
［参考文献］
［１］　路　明，王思强．中国生物质能源可持续发展战略研究 ［Ｃ］．北
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Ｌｕ　Ｍ，Ｗａｎｇ　Ｓ　Ｑ．Ｃｈｉｎａ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐ－
ｍｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ ［Ｃ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ
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Ｄｏｎｇ　Ｈ　Ｍ，Ｌｉ　Ｙ　Ｅ，Ｔａｏ　Ｘ　Ｐ，ｅｔ　ａｌ．Ｃｈｉｎａ　ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ｅｍｉｓ－
ｓｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ｓｔｒａｔｅｇｙ
［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＡＥ，２００８，２４（１０）：２６９－２７３．（ｉｎ　Ｃｈｉ－
ｎｅｓｅ）
［３］　段茂盛，王革华．畜禽养殖场沼气工程的温室气体减排效益及
利用清洁发展机制（ＣＤＭ）的影响分析 ［Ｊ］．太阳能学报，２００３，
２４（３）：３８６－３８９．
Ｄｕａｎ　Ｍ　Ｓ，Ｗａｎｇ　Ｇ　Ｈ．Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ｏｆ
ｂｉｏｇａｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｉｎ　ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ　ｆａｒｍｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｅｎｅｒｇｉａｅ　Ｓｏｌａｒｉｓ　Ｓｉｎ－
ｉｃａ，２００３，２４（３）：３８６－３８９．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［４］　姚向君，路　旭，郭宪章，等．ＮＹ／Ｔ　１２２２－２００６　规模化畜禽
养殖场沼气工程设计规范 ［Ｓ］．北京：中国农业出版社，２００６．
Ｙａｏ　Ｘ　Ｊ，Ｌｕ　Ｘ，Ｇｕｏ　Ｘ　Ｚ，ｅｔ　ａｌ．ＮＹ／Ｔ　１２２２－２００６　Ｃｒｉｔｅｒｉａ　ｆｏｒ
ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｏｆ　ｂｉｏｇａｓ　ｐｌａｎｔ　ｉｎ　ｓｃａｌｅ　ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ　ａｎｄ　ｐｏｕｌｔｙ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ
ｆａｒｍｓ［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｐｒｅｓｓ，２００６．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［５］　卢隆杰，苏　浓，岳　森．聚合草的开发及利用 ［Ｊ］．四川畜牧
兽医，２００７，３４（１）：４７－４８．
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ｇｒｉｎｕｍＬ．［Ｊ］．Ｓｉｃｈｕａｎ　Ａｎｉｍａｌ　＆ Ｖｅｔｅｒｉｎａｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００７，
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８８１ 西北农林科技大学学报（自然科学版） 第３９卷