2.2　結果與討論

2.2.1　產(chǎn)甲烷特性

每天產(chǎn)甲烷量如圖2-2（a）所示，不同接種比主要的區(qū)別在于產(chǎn)甲烷峰出現(xiàn)的時間。具體來說，I1和I5產(chǎn)甲烷峰出現(xiàn)在發(fā)酵開始的2d內(nèi)。I2有兩個峰值分別為第2d和第15d，早于I3的兩個峰值（分別是第15d和第31d）。而I4樣品則是在第26d出現(xiàn)。累積產(chǎn)甲烷量如圖2-2（b）所示，修正的Gompertz模型擬合R2值在0.9282～0.9934之間，表明模型擬合結果良好。從λ值來看，隨著AS在共接種中比例的減少，遲滯期逐漸變長，15為－2.64d，而I4的遲滯期則為20.55d，這也說明了活性污泥的添加提高了產(chǎn)甲烷活性，加快了系統(tǒng)啟動。單位VS甲烷產(chǎn)率通過計算得到，共培養(yǎng)的I1、I2和I3有最高的產(chǎn)量，分別為273.64mL/g VS、261.19mL/g VS、247.00mL/g VS。其次是單培養(yǎng)體系的I5（198.51mL/g VS），而I4的甲烷產(chǎn)率只有81.94mL/g VS（表2-1）。

圖2-2　每天產(chǎn)甲烷量（a）和累計產(chǎn)甲烷量（b）的變化

表2-1　Gompertz模型數(shù)值

相對于單瘤胃培養(yǎng)體系，共接種有效提高了稻秸的發(fā)酵效率，甲烷產(chǎn)率提高了三倍左右。而在單瘤胃木質(zhì)纖維素發(fā)酵中，水解產(chǎn)生的VFAs積累導致了產(chǎn)甲烷活性受到抑制[84，85，113]。Yue等[155]通過比較分別接種瘤胃液和活性污泥體系的發(fā)酵特性，發(fā)現(xiàn)活性污泥中高效的產(chǎn)甲烷活性有助于減少VFAs的積累，提高蘆葦發(fā)酵效率。

通過C、N、H、S及O數(shù)據(jù)得到稻秸分子式為C_54.88H_97.62O_54.43NS_0.04，計算得到其理論甲烷產(chǎn)率為349.86mL/g VS。共培養(yǎng)體系最高甲烷產(chǎn)率為273.64mL/g VS（接種比1∶1），達到了理論產(chǎn)值的78.21%。在厭氧發(fā)酵中，部分有機質(zhì)（如木質(zhì)素等）不能被利用，微生物代謝也需要消耗5％～15%的能量[102]，不可能達到100%的轉化率。在稻秸厭氧發(fā)酵研究中，即使通過不同的預處理（如研磨、粉碎和氨爆等），大多產(chǎn)率在92～280mL/gVS之間變動[2]，因此本研究共培養(yǎng)秸稈厭氧發(fā)酵有明顯優(yōu)勢。在另一個關于瘤胃液預處理稻秸后產(chǎn)甲烷的研究中，24h的預處理使總甲烷產(chǎn)率達到了285.1mL/gVS，但產(chǎn)甲烷遲滯期為3.21d[85]。本研究稻秸水解和甲烷產(chǎn)生在同一相中發(fā)生，共接種比1∶1時產(chǎn)甲烷沒有遲滯期，厭氧發(fā)酵啟動時間加快。