基于TG-FTIR 技术的猪粪与稻草混合厌氧发酵产甲烷特性研究

采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)和热重红外联用技术(TG-FTIR), 对中温(37 ℃)下猪粪和稻草按不同挥发性固体(VS)比例(1:0、0:1、2:1、1:1、1:2、1:3)混合发酵产甲烷特性进行分析。AMPTS 测试结果表明: 稻草和猪粪混合比例为1:1 时, 发酵协同作用最好, 实际甲烷产量比理论值提高了9.78%。TG-FTIR 分析表明: 1:1 发酵时,残渣TG 总失重率为47.84%, 明显低于其它实验组; DSC 曲线在250—350 ℃和400—550 ℃有2 个明显放热峰,且1:1时放热量最少, 说明该比例下有机物消耗最多, 底物利用性更好, 发酵稳定性更高; FTIR 分析表明发酵残渣燃烧释放气体主要为水汽、CO2、NH3 和少量挥发酸; 200—350 ℃和400—550 ℃温区下CO2 的峰值差异说明发酵中易消化有机物大量降解, 残渣中较难氧化的芳香族结构和木质纤维素比例增加, 发酵稳定性提高。研究结果阐明了混合厌氧发酵技术在农业废弃物甲烷化利用中的应用潜力及TG-FTIR 技术在发酵产气特性及底物稳定性分析中的作用。