响应面法分析优化牛粪厌氧发酵工艺参数

选取总固体浓度（TS）、碳氮比（C/N）和发酵时间（T）等3个发酵工艺参数，以沼气产率、甲烷含量和COD去除率作为发酵过程响应指标，运用响应面法（RSM）优化牛粪厌氧发酵工艺条件。结果表明，根据实验数据建立的3个二次多项式数学模型都具有高度耦合性（<0.01），并且回归系数（R2）均大于0.9，说明预测值与实验值之间具有很好的拟合度。根据二次多项式方程运用响应面法单独优化沼气产率、甲烷含量和COD去除率的最优条件分别为TS=6.18%，C/N=25.51，T=34.12d；TS=6.97%，C/N=25.81，T=36.45d；TS=4.51%，C/N=24.86，T=36.08d。结果发现，提高沼气产率和甲烷含量与提高COD去除率的最优TS和C/N值是相反的，进一步采用Design-Expert软件寻找出三者共同的优化条件，结果为TS=6.49%，C/N=25.36和T=35.37d。该条件下沼气产率为230.62mL/gVS，甲烷含量为70.50%以及COD去除率为57.51%。