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随着甜瓜种植面积的持续增长,其副产物甜瓜茎叶也在逐年上涨,且作为农业废弃物多被弃之田间地头,任其腐烂或焚烧,污染农村环境。甜瓜茎叶营养元素丰富,是很好的沼气发酵原料。利用厌氧发酵技术处理甜瓜茎叶,既改善了环境,又可获得甲烷。本文以自然风干的甜瓜茎叶为发酵原料,在(35±1)℃条件下进行了批量厌氧发酵试验。在研究甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵规律的基础上,探索了物料浓度、菌种添加量、粒径大小对甜瓜茎叶厌氧发酵的影响,并进一步利用二次回归正交旋转组合设计研究了甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵特性,以寻求两者混合发酵的最优工艺条件。本文的主要研究内容和结果如下:(1)甜瓜茎叶不同部位厌氧发酵特性。研究表明:总固体(TS)产气率由高到低是甜瓜茎>整株>甜瓜叶,分别是297.6、256.9、235.8 mL·g﹣1。整株、甜瓜叶、甜瓜茎的平均甲烷含量分别是62.99%、59.47%、57.36%。甜瓜茎的产气峰值出现的最晚,发酵周期最长,其累积产气量最高,甜瓜叶的发酵周期最短,整株居中。整株和甜瓜叶的累积产气量分别为甜瓜茎的86.39%和79.37%。(2)甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合厌氧发酵特性。研究表明:TS产气率由高到低依次是整株+玉米秸秆>甜瓜叶+玉米秸秆>甜瓜茎+玉米秸秆,分别是292.3、289.9、252.7 mL·g﹣1。甜瓜叶+玉米秸秆和整株+玉米秸秆组的TS产气率分别比甜瓜叶和整株提高22.9%和13.8%,甜瓜茎+玉米秸秆的TS产气率较甜瓜茎下降17.8%。整株+玉米秸秆、甜瓜叶+玉米秸秆、甜瓜茎+玉米秸秆的平均甲烷含量分别是59.41%、62.23%、64.60%。甜瓜茎叶不同部位与玉米秸秆混合后,各混合组产气高峰出现时间均延后,且发酵周期较单一组均延长。(3)不同发酵条件对甜瓜茎叶厌氧发酵的影响。研究表明:在菌种添加量30%、35%条件下,物料浓度8%的TS产气率最高,分别为257.1和248.1 mL·g﹣1。在菌种添加量40%条件下,物料浓度6%的TS产气率最高,为249.2 mL·g﹣1。各物料浓度的甲烷含量呈相似的变化趋势,且稳定在50%~70%范围内。菌种添加量35%的累积产气量略低于菌种添加量30%的累积产气量,但TS产气率、VS产气率、新鲜原料产气率等均最高,分别为257.1、334.0、227.0 mL·g﹣1。粒径60目实验组的产气高峰出现最早,发酵周期最短,但总产气量和TS产气率最低;大于20目实验组的产气高峰出现最晚,发酵周期最长,但总产气量和TS产气率最高。不筛分实验组的总产气量和TS产气率比大于20目实验组降低了7.09%,但发酵周期比大于20目实验组提前了10d。(4)甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵试验。研究表明:影响甜瓜茎叶与玉米秸秆混合厌氧发酵总产气量的主次关系是物料浓度>碳氮比>菌种添加量,其最优工艺参数是:物料浓度12%、菌种添加量45%、碳氮比20.1:1。影响对甜瓜茎叶和玉米秸秆混合厌氧发酵平均甲烷含量的主次关系是菌种添加量>物料浓度>碳氮比,其最优工艺参数是:物料浓度9.15%、菌种添加量41.44%、碳氮比15.3:1。