玉米秸秆与水果废弃物不同比例混合发酵产气特性研究

以玉米秸秆混合不同比例的废弃苹果果浆为发酵原料,接种一定量的厌氧污泥,在3℃左右的条件下进行厌氧发酵,研究玉米秸秆与水果废弃物不同配比混合发酵的产气特性。结果表明：在50 d的发酵过程中,一定范围内随苹果果浆添加比例的增大,所产沼气总量逐渐升高,但沼气中甲烷含量有所降低;苹果果浆与玉米秸秆比例为2：3时（二者TS比0.11、VS比0.12）,总TS浓度10.85%时,二者混合发酵产气效果最佳,所产气体中甲烷含量为51.22%。     

玉米秸秆干发酵产沼气的影响因子优化

【目的】探明不同因子对秸秆干发酵产沼气的影响,为农作物秸秆沼气干发酵工程实施提供参考。【方法】以玉米秸秆为发酵原料,采用正交试验研究接种物比例、碳氮比和料液pH 3个因子对玉米秸秆干发酵产沼气的影响,并在此基础上研究不同形状(短秆状、细丝状、粉末状)玉米秸秆干发酵的产气量特性及甲烷含量。【结果】接种物比例对干发酵启动及整个厌氧反应的影响显著,原料接种物比例为30%,碳氮比为20∶1,pH 7.0的工艺参数组合产沼气较优,总产气26 100 mL、日均产气量为900 mL,池容产气率为0.18mL/(mL·d);细丝状玉米秸秆日均产气量最高,沼气甲烷含量高且稳定,日均产气量为2 121mL。【结论】接种物比例对干发酵启动及整个厌氧反应的影响显著,将玉米秸秆粉碎为细丝状更有利于提高干发酵累积产沼气量。     

农村有机生活垃圾等混合物料厌氧发酵产沼气性能

为获得有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪混合物料厌氧发酵产沼气性能,为农村废弃物沼气工程高效运行提供依据,在初始总固体(TS)为12%和中温(35±1)℃条件下,考察了有机生活垃圾、玉米秸秆与牛粪三物料不同湿基质量比(1∶0∶2、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5、1∶2∶0)对厌氧发酵过程的影响。结果表明:与双物料混合厌氧发酵相比,三物料混合厌氧消化能显著提高原料产气率,有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪配比为1∶1∶1的组合单位TS累积产气量高于其他处理;不同发酵物料配比能影响厌氧发酵完成时间,随着秸秆比例的增加,完成厌氧发酵的时间逐渐增长,有机生活垃圾和牛粪的组合与三者配比为1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0的处理相比,厌氧发酵完成时间分别缩短了12、15、19、22 d;三物料混合发酵适宜的配比能平衡发酵系统中酸的浓度,防止系统酸化,并能提高纤维素半纤维素降解率。综上认为三物料最佳配比为1∶1∶1。     

pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响

[目的]研究pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响,为促进秸秆发酵产沼气提供试验参数和理论依据。[方法]从产物生成、催化剂活性和原料利用3个方面评价不同发酵起始pH值对沼气产生的影响。[结果]在发酵液起始pH值为7．0时,稻草秸秆发酵产沼气的量最高,发酵液髑、VS降低程度最大,分别为29．2％和24．6％,且产气过程中辅酶含量也最大。[结论]控制发酵体系的pH值（7．0～7．2）,使产甲烷茵处于最佳的生存状态,是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。     

温度对粪便与玉米秸秆混合厌氧消化产生特性的影响

【目的】探索牲畜粪便和玉米秸秆混合发酵的产气量与发酵时间和发酵温度之间的关系,确定农村户用沼气原料和最佳发酵温度,为提高农作物秸秆资源化利用效率提供科学依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以猪粪、牛粪和玉米秸秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体TS质量分数为8%条件下进行批量试验,在25~40℃,每5℃设一个温度梯度,研究不同发酵温度对猪粪、牛粪与玉米秸秆按不同比例(质量比为1∶1,2∶1,3∶1)配比混合发酵的产气速率、产气量及发酵时间的影响,并用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,得出各影响因子的最优值。【结果】在一定温度范围内(25~40℃),厌氧发酵产气速率峰值出现的时间和发酵周期均基本随着温度的升高而缩短,峰值和产气量均基本随着温度的升高而增加。从总累积产气量来看,猪粪与玉米秸秆配比发酵优于牛粪与玉米秸秆配比,猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳温度是34℃左右,发酵时间为58 d左右。【结论】确定了沼气的最佳原料、发酵温度和时间,为农作物秸秆的资源化利用提供了参考。     

灰绿青霉固态发酵秸秆产纤维素酶的研究

以麦秆和麸皮为主要原料,通过正交试验和单因素试验对灰绿青霉固态发酵秸秆产纤维素酶的最适培养基配方和最佳产酶条件进行了优化,比较了发酵前后小麦秸秆的纤维素含量.结果表明,最佳培养基:氮源为(NH4)3PO4,pH4.5,含水量为200%,麦秆∶麸皮为3∶2;最佳产酶条件:培养时间为72 h、温度为40℃、初始pH5.0、含氮量为0.6%、接种量为20%、半密闭培养.经最佳条件发酵处理,发酵前后小麦秸秆的纤维素有不同程度的变化,其中NDF、ADF、纤维素含量和半纤维素含量分别下降4.29%3、.89%4、.66%和5.82%,木质素含量无明显变化.     

玉米秸秆和畜禽粪不同配比的厌氧发酵试验

本试验在室内进行批量式发酵,模拟户用沼气发酵过程。采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以鸡粪、猪粪分别和玉米秸秆为发酵原料,在35℃下的厌氧发酵,研究分析C/N对不同原料混合厌氧发酵的影响,原料配比对混合厌氧发酵的影响,底物浓度和接种比例对混合厌氧发酵的影响。     

利用多菌种固态发酵降解玉米秸秆

以玉米秸秆和麦麸为原料,利用具有降解纤维素和半纤维素能力的黑曲霉、地衣芽孢杆菌、酵母、植物乳酸杆菌4种菌混合发酵,降低原材料的纤维素含量,提高玉米秸秆的饲料营养价值。由单因素试验确定各种菌接种时间、发酵时间、无机水含量、温度;由正交试验确定秸秆和麦麸的最佳比例。结果表明:发酵温度37℃、发酵时间6 d、秸秆与麦麸比例为2∶1、水的添加量50 mL,粗纤维降解率为26.68%。采用4种菌分批发酵,即先用黑曲霉和芽孢杆菌发酵72 h后,再添加酵母和乳酸杆菌继续发酵,粗纤维下降率为27.95%,蛋白质含量为24.67%。     

物料浓度对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究

利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、沼气中甲烷体积分数、累积产气量和VFA为特征指标,研究不同物料浓度对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。发酵浓度不同,容积产气率和累积产气量不同,以TS8%最高10%次之,6%较低,在第15d累积产气量分别为125.996L、109.176L和88.763L,最高容积产气率分别为2.572L·L-1d-1、2.172L·L-1d-1和1.512L·L-1d-1。     

鸡粪玉米秸秆混合厌氧发酵产气特性分析

通过探索鸡粪与玉米秸秆不同配混比例对厌氧发酵产气特性的影响,以期提高鸡粪发酵的产气效率。采用自行设计的1 L厌氧发生器,在中温((35±1)℃)条件下,将鸡粪与玉米秸秆按照不同挥发性固体质量比9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5进行配混,以单一鸡粪发酵为对照,分析不同处理厌氧发酵的产气特性和料液特性。结果表明,鸡粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效率优于单一鸡粪发酵;当鸡粪与玉米秸秆配混比例为6∶4时,日产气量、累积产气量、甲烷总产量、容积产气率及挥发性固体产气量均较高,分别为802.54、12 933.23、7 757.06 m L及0.350 L/(L·d)和0.474 L/g,分别较对照高44.93%、159.62%、191.33%、159.26%和160.44%,且发酵料液pH值变化相对平缓,说明发酵周期内系统相对稳定。以单一鸡粪为主的厌氧发酵生产沼气过程中,适当添加玉米秸秆可提高发酵效率和产气量,二者配混比例为6∶4为玉米秸秆推荐添加量。不同原料混合厌氧发酵,可提升发酵效率和养殖场粪污处理速率,对改善生态环境和促进山西省养殖业、种植业可持续发展具有重要意义。     

稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究

[目的]对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析,以提高产气率,最大限度地提高秸秆原料利用率。[方法]采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、总固体含量、碳氮比进行分析。[结果]沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量34%,总固体含量6%,碳氮比25∶1。经验证,最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件(接种量50%,总固体含量5.6%,碳氮比22∶1)下的总产气量提高了27.60%。[结论]为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。     

温度及总固体浓度对实验动物粪便厌氧发酵产气特性的影响

为了探究温度、总固体浓度对实验动物粪便厌氧发酵产气量和产生沼气的成分的影响,确定实验动物粪便发酵的最佳温度和最佳进料量,通过自行设计的厌氧发酵装置,在恒温30℃、35℃、40℃、45℃、50℃条件下,分别进行了总固体浓度为8%、10%、12%、14%、16%、18%的厌氧发酵实验。本试验以清洁级(CL)wistar大鼠粪便和秸秆、普通级(CV)科研用实验兔粪便和秸秆的混合物(按C/N为25/1配比)为发酵原料,以常温厌氧发酵池的发酵料液为接种物(接种量为料液总量的30%),进行批量厌氧发酵试验,探究在不同温度下不同总固体浓度的发酵原料的厌氧发酵效果。结果显示,以清洁级(CL)wistar大鼠粪便和秸秆混合为发酵原料时,35℃、总固体浓度为18%为其最优试验组,日产气量的最大值和累积产气量分别达到463 m L和7557m L,且随着总固体浓度的增加,累积产气量有上升趋势;以普通级(CV)科研用实验兔粪便和秸秆为发酵原料时,由于pH过低,造成了试验失败,可见pH对于厌氧发酵的启动有着重要的影响。     

牛粪水稻秸秆厌氧共发酵产沼气操作参数优化

在牛粪中添加水稻秸秆进行厌氧共发酵产沼气,考察接种量、发酵温度、原料固体含量对发酵产沼气效果的影响。结果表明:厌氧发酵接种是必需的,随着接种量增多产气量增大,适宜的接种比例为10%(质量比);常温、中温(36℃)和高温(55℃)3种温度条件下,中高温发酵产气效果较好,中温更适合发酵;在20%、10%、5%(质量比)3种固体含量条件下,固体含量越大产气量波动越大,10%固体含量产气效果最好,发酵前30天累积产气量可达4 710 m L,容积产气率为0.313 m~3/(m~3·d)。本试验所得的结果可为牛粪水稻秸秆厌氧共发酵的实际应用提供参考。     

牦牛粪便中纤维素降解菌的筛选及产酶优化

为筛选牦牛粪便中高效纤维素降解菌,实现高纤维素类饲料资源化利用。利用刚果红平板染色法初筛,纤维素酶活测定复筛,从甘肃省天祝县牦牛粪便中分离产纤维素酶菌株,并结合形态学观察、生理生化特征和16S rDNA基因序列同源性分析进行鉴定。对菌株培养时间、温度、初始pH、接种量条件进行单因素优化,并在优化的基础上采用响应面优化,将优化后纤维素酶液处理小麦、玉米和水稻秸秆,10 d后检测秸秆降解率。结果表明:分离筛选出1株产纤维素酶菌株M2,鉴定为Bacillus pumilus;初步确定该菌株发酵产纤维素酶最佳工艺条件为温度33℃、初始pH 6.5、接种量5%、培养时间30 h,羧甲基纤维素酶活最高为520 U/mL,与优化前相比提高了1.3倍;滤纸酶活为98 U/mL,与优化前相比提高了1.1倍;玉米秸秆的降解效果优于其他2种秸秆,玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为36.2%、25.5%和4.3%。     

鸡粪与玉米秸秆混合发酵沼气产量影响因子研究

为探索物料配比、发酵温度、初始发酵浓度与产气量之间的关系以及各因素的重要性,通过自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆和鸡粪混合物为原料,在20、25、30、35、40℃下按不同干物质配比及初始发酵浓度分别进行厌氧发酵,分析不同物料配比、发酵温度、初始发酵浓度对发酵过程中pH值、累积产气量和TS产气量的影响,并对影响沼气发酵的各因子进行重要性排序。结果表明,物料配比、初始发酵浓度和发酵温度是影响产气量的重要因子,鸡粪与玉米秸秆2∶1、初始发酵浓度为20%时沼气产量最大;发酵温度在35℃左右时,各处理均能达到最优发酵效果;各因子对沼气产量影响的重要性依次为温度>初始发酵浓度>配比。因此,适当调整发酵温度以及初始发酵浓度将会有效提高沼气发酵利用效率。     

棉杆沼气发酵潜力的研究

以棉杆为原料,在中温(35±2)℃条件下研究了棉杆的沼气发酵潜力及发酵过程中纤维素、半纤维素和木质素的降解特征.结果表明,在250mL三角瓶中发酵53d,棉杆的沼气发酵潜力为202mL/g;发酵过程中,棉杆中纤维素和半纤维素的降解率分别为12.4%和21.0%,木质素基本没有降解.同时,在常温(28±2)℃条件下比较了棉杆、麦秆、稻秆和玉米秆等不同秸秆原料的沼气发酵产气量,结果棉杆的沼气发酵潜力低于其它3种秸秆原料.尽管如此,棉杆仍不失为一种有开发利用前景的潜在生物质能源,对棉杆资源的可开发性进行了探讨.     

稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究

[目的]对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析,以提高产气率,最大限度地提高秸杆原料利用率。[方法]采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、总固体含量、碳氮比进行分析。[结果]沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量34%,总固体含量6%,碳氮比25：1。经验证,最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件（接种量50%,总固体含量5.6%,碳氮比22：1）下的总产气量提高了27.60%。[结论]为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。     

玉米清液发酵生产柠檬酸的工艺研究

[目的]探讨用玉米清液发酵生产柠檬酸的工艺。[方法]以玉米清液为原料,以黑曲霉为菌种,用50L发酵罐进行柠檬酸发酵试验,研究接种量、起始pH值和不同玉米浆添加量对玉米清液发酵柠檬酸产酸的影响,以探讨生产柠檬酸的优化工艺条件以及优化条件下玉米清液发酵柠檬酸的产酸曲线和柠檬酸中黑曲霉的菌丝球形态。[结果]用玉米清液发酵生产柠檬酸的优化工艺条件是：接种量为12%,发酵起始pH值控制为5.6,玉米浆添加量为1.1%,在此条件下发酵72h,产酸可达15.5%,残总糖≤1.1%（W/V）,糖酸转化率为97.1%。优化条件下用玉米清液发酵柠檬酸时,黑曲霉菌丝球伸展均匀,松紧适中,菌丝饱满且分枝多。[结论]该研究为充分利用玉米资源提高柠檬酸的发酵水平提供了参考依据。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

基于发酵产氢的玉米秸秆酶解条件响应面优化

利用3因素5水平的中心组合试验设计优化了玉米秸秆的纤维素酶水解条件,以提高纤维素氢气的产量。结果表明,酶解温度、pH和酶用量对氢气产量具有显著影响。在酶解温度51.8℃,pH 4.84、酶用量9.00 FPU/g TS条件下,氢气产量达到208.1 mL/g TVS。通过分析玉米秸秆在降解过程中的成分变化,发现玉米秸秆经水解后纤维素和半纤维素被降解,产氢菌主要利用其产生的可溶性糖发酵产氢,且混合产氢菌也具有直接降解纤维素发酵产氢的能力。