不同配比猪粪、小麦秸秆混合厌氧发酵产气特性研究

【目的】研究不同配比猪粪与小麦秸秆混合厌氧发酵的产气特性,为提高小麦秸秆利用率和产气效率提供依据。【方法】选取猪粪、小麦秸秆及其不同配比(干物质质量比1∶1,2∶1,3∶1)的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,研究不同发酵原料厌氧发酵过程中pH值、日产气量、累积产气量、气体成分和干物质产气率的变化。【结果】仅以猪粪为原料进行厌氧发酵时,日产气量的峰值(2 142.2 mL/d)、累积产气量(70.36 L)和干物质产气率(351.8 mL/g)明显高于其他4种发酵原料;在3种混合发酵原料中,猪粪与小麦秸秆配比为3∶1时,其日产气量的峰值(2 011.7 mL/d)、累积产气量(49.08 L)和干物质产气率(245.4 mL/g)明显高于其他2种混合发酵原料。随着厌氧发酵时间的延长,猪粪与小麦秸秆及其按不同比例配比时,所产气体中的甲烷体积分数呈逐渐增加趋势,在厌氧发酵中后期甲烷体积分数达到45%以上;所产气体中硫化氢的体积分数呈逐渐下降趋势,其中猪粪所产气体中硫化氢的体积分数较其他处理高。【结论】在厌氧发酵过程中,合理调控猪粪与小麦秸秆的配比,既能提高小麦秸秆的产气量,又能缩短猪粪的产气周期,降低硫化氢体积分数。     

丙酸杆菌代谢物摇瓶补料分批发酵条件研究

【目的】初步研究1株薛氏丙酸杆菌(Propionibacterium.shermanii)代谢物在摇瓶补料分批发酵中的最适碳源、氮源及其用量,旨在为丙酸杆菌工业化生产提供参考。【方法】在摇瓶分批发酵条件下,以丙酸杆菌对恶臭假单胞菌(Pseudomonas.pudia)的抑菌活性为检测指标,以未补加碳氮源处理为对照,从发酵第4~7天,每隔24 h补加1次不同质量浓度的复合碳源（m(乳酸钠)∶m(葡萄糖)=3∶1）、不同氮源（胰蛋白胨、酵母粉、牛肉膏）,每天取样检测发酵液的抑菌活性,最后对获得最佳补料条件进行验证,在此基础上确定补料时间。【结果】从发酵第4天开始每隔24 h补加1次3 g/L复合碳源和2 g/L酵母粉时,丙酸杆菌代谢物对恶臭假单胞菌抑菌活性在第8 d最高,为33.47 AU/mL,显著高于对照组22.48 AU/mL（P＜0.05);每隔24 h补料1次与每隔12 h补料1次,对提高抑菌活性的影响不大。【结论】在分批发酵过程中每隔24 h补加1次3 g/L复合碳源、2 g/L酵母粉,可以明显提高丙酸杆菌代谢物对恶臭假单胞菌的抑菌活性。     

鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性研究

【目的】研究温度、原料配比对鸡粪与水稻秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵的产气效率提供依据。【方法】采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以不同配比(0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1)的鸡粪与水稻秸秆为发酵原料,在总固体(TS)质量分数为8%的情况下,研究各配比鸡粪与水稻秸秆在25,30,35,40℃下的厌氧发酵情况,并用SAS软件对温度、鸡粪与水稻秸秆配比和累积产气量的关系进行多元回归分析。【结果】25~40℃条件下,各配比鸡粪与水稻秸秆均能正常发酵产生沼气,发酵时间随温度上升而下降,鸡粪与水稻秸秆各配比对发酵时间无显著影响;随着温度的升高,除鸡粪与水稻秸秆配比为1∶1时的累积产气量升高外,其余配比处理的累积产气量均呈先增加后降低的变化趋势。通过模型分析,可知在发酵温度为35.5℃,鸡粪与水稻秸秆的配比为1.86∶1时,累积产气量最大可达9 290.9 mL。【结论】确定了鸡粪水稻秸秆沼气发酵的最佳温度和最适配比,为提高厌氧发酵的产气速率提供了依据,也为秸秆的合理利用提供了条件。     

不同配比鸡粪、猪粪与玉米秆混合发酵的产气效果

【目的】研究鸡粪、猪粪与玉米秆不同配比对混合厌氧发酵产气效果的影响,为提高混合原料厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温厌氧发酵装置,在恒温35℃和料液总固体质量分数为8%的条件下,以常温厌氧发酵沼气池的发酵底物沼液为接种物,研究鸡粪、猪粪与玉米秆按4种不同配比(干物质质量比分别为3∶1,2∶1,1∶1,1∶2)混合发酵对产气效果的影响。【结果】在35℃条件下,鸡粪与玉米秆、猪粪与玉米秆均以2∶1配比的产气效果最好,其中鸡粪与玉米秆混合的平均累积产气量最高,为13 493 mL,其次是猪粪与玉米秆,平均累积产气量为12 433 mL。通过模型预测,当鸡粪与玉米秆配比为1.81∶1、猪粪与玉米秆配比为1.86∶1时,可获得最大累积产气量,分别为17 000和15 246 mL。【结论】鸡粪、猪粪与玉米秆混合发酵的配比决定着沼气的产量与产气速率,而发酵周期的长短与配比无关。在鸡粪与玉米秸秆和猪粪与玉米秸秆配比均为2∶1时,沼气产量最大,产气速率峰值最大,产气效果最好。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

添加聚合草对猪粪中温厌氧发酵的影响

【目的】探索添加景观植物聚合草对沼气厌氧发酵的影响。【方法】以猪粪为发酵原料,添加不同量聚合草,于(35±1)℃条件下,用自行设计的发酵装置进行发酵试验,通过对发酵液的CH4含量、pH和产气量的监测,研究聚合草添加量对猪粪中温厌氧发酵过程的影响,并以接种物和接种物加猪粪为参比。【结果】在聚合草与猪粪总固体含量比分别为1∶10、2∶10、3∶10、4∶10的试验组中,1∶10、2∶10试验组的甲烷含量率先达到40%(体积分数),其pH分别为6.6～7.7和6.6～7.6,总体优于其他试验组及空白参比组;且以1∶10试验组的日均产气量最高(756.20mL),2∶10试验组的总产气量最高(43 540mL)。【结论】添加适量聚合草对猪粪厌氧发酵有促进作用,通过二次曲线拟合,推测聚合草与猪粪总固体含量的最优配比为1.40∶10～1.48∶10。     

餐厨废弃物复合酶解预处理-厌氧发酵中试工程研究

为获得复合酶解预处理-厌氧发酵二步法工艺稳定性工程数据,在中温（35±2）℃条件下,采用自行设计的1 m³太阳能辅热连续搅拌式（CSTR）厌氧反应器,进行了180 d的连续式餐厨废弃物中试厌氧发酵效果研究,结果表明：餐厨废弃物复合酶解预处理-厌氧发酵二步法工艺具有良好的运行稳定性及较高的发酵效率,中试工程有机负荷可达约3.5 kgVS·m^-3·d^-1,单位总固体（TS）及挥发性固体（VS）产气率、产气平均甲烷（CH₄）含量、容积产气率等指标可分别达到645.19 L·kg^-1、685.06 L·kg^-1、75.54%和2.37 m³·d^-1,折合餐厨废弃物原料产气量158 m³·t^-1。     

醋糟与猪粪、鸡粪不同配比的厌氧共消化产气潜力研究

以难降解废弃物——醋糟为原料,通过与猪粪、鸡粪进行混合厌氧发酵,试验了在中温(37℃)不同配比下的厌氧发酵情况。试验发现:醋糟与猪粪最佳试验组的挥发性固体(VS)含量配比为1∶3,最终累积甲烷产量为286.51 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为7.71%;醋糟与鸡粪最佳试验组的挥发性固体含量配比为1∶3,累积甲烷产量为312.57 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为2.8%。结果表明醋糟与猪粪、鸡粪混合厌氧发酵具有良好的发酵潜力,以及较高的物料协同性,可以使用该方法有效处理醋糟。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）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%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

不同干草比对关中奶山羊瘤胃参数和产奶量及乳成分的影响

【目的】探究苜蓿干草与燕麦干草的组合效应对关中奶山羊采食量、瘤胃发酵参数、产奶量、乳品质的影响,为合理利用苜蓿干草和燕麦干草资源提高关中奶山羊的生产性能提供支持。【方法】选取体况相近的泌乳中期关中奶山羊240只,随机分为对照组及T1、T2和T3组,每组3个重复,每个重复20只羊。对照组饲喂50%配方精料＋50%苜蓿干草,T1组饲喂50%配方精料＋25%苜蓿干草＋25%燕麦干草（m（苜蓿）∶m（燕麦）=1∶1）,T2组饲喂50%配方精料＋30%苜蓿干草＋20%燕麦干草（m（苜蓿）∶m（燕麦）=3∶2）,T3组饲喂50%配方精料＋37.5%苜蓿干草＋12.5%燕麦干草（m（苜蓿）∶m（燕麦）=3∶1）,进行75 d的饲喂试验。期间进行采食量、产奶量、瘤胃发酵参数（pH,NH₃-N、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸、总挥发性脂肪酸含量及乙酸/丙酸）、乳成分（乳蛋白、乳脂肪、乳糖、全乳固体含量及脂蛋比）数据的采集及测定。【结果】与对照组相比,T3组奶山羊的日干物质采食量和产奶量显著提高（P＜0.05）。4个处理组奶山羊瘤胃液的pH差异不显著,T1和T3组奶山羊瘤胃液的NH₃-N显著高于对照组和T2组（P＜0.05）。T1、T2和T3组奶山羊瘤胃液的乙酸、丙酸、戊酸、乙酸/丙酸和总挥发性脂肪酸含量显著高于对照组（P＜0.05）;T3组的乳脂肪、全乳固体含量和脂蛋比显著高于其他3组（P＜0.05）。T3组和对照组乳蛋白含量显著高于T1和T2组（P＜0.05）,4组奶山羊瘤胃液乳糖含量差异不显著（P＞0.05）。【结论】苜蓿干草与燕麦干草以质量比3∶1比例组合,可以提高关中奶山羊的消化性能和生产性能,改善奶山羊乳品质。     

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.     

稻草及其循环利用后的有机废弃物还田效用研究

【目的】研究稻草及其循环利用后的有机废弃物还田对稻田土壤肥力、生态及经济效益的影响,为稻草等有机废弃物资源化再利用提供理论依据。【方法】以无肥(O)和纯施化肥(CK)为对照,设置稻草、菌渣、牛粪、沼渣与减量化肥配施处理(NPK+S、NPK+FD、NPK+CD和NPK+BD),研究4种有机废弃物还田对土壤理化性质、CH4和N2O排放、水稻产量及经济效益的影响。【结果】4种有机废弃物还田均可一定程度地降低土壤容重、增加孔隙度及提高土壤团聚体的稳定性,提高土壤有机质、速效养分的含量,从而提高了土壤肥力水平;有机废弃物与减量化肥配施处理与CK处理相比,早稻略有减产,晚稻略有增产且实际收入也有所增加,但差异均不显著,而产投比却明显高于CK处理;有机废弃物还田处理能不同程度地增大稻田CH4排放,其中NPK+S处理增幅最大,NPK+FD、NPK+BD处理较小,但均能显著降低N2O的排放;有机废弃物还田可以减少10%—20%氮、磷、钾化肥用量,同时处理有机废弃物6250—22500kg·hm-2,节约能源的同时又减小了环境污染威胁。【结论】兼顾生产、经济、生态环境等效益,建议在南方双季稻种植区采用稻草循环利用后的菌渣、沼渣与化肥减量配施还田。     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142.9mL.g-1,平均产气量664.1mL.d-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63.8%;添加猪粪调节蘑菇菌棒C/N至25/1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131.5%、97.9%和79.9%。研究结论为:香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

餐厨废弃物厌氧发酵工艺优化

[目的]考察温度、有机负荷、接种量3个关键参数对餐厨废弃物厌氧发酵过程的综合影响。[方法]采用正交试验法综合考察了批量式发酵过程餐厨废弃物产沼气及降解效果,并进行了验证试验。[结果]温度是影响餐厨废弃物厌氧发酵的显著因素;最佳发酵条件为温度35℃、接种量350 g、有机负荷40 g,在此条件下发酵产气中平均CH4含量可达68.75%,TS产气率及VS产气率分别为661.96和708.97 m L/g,能源转化效率可达79.92%。[结论]可为以餐厨废弃物为原料的沼气工程提供技术参考。     

农业废弃有机物基质配方对番茄生长及产量的影响

【目的】筛选以农业有机废弃物为原料的番茄栽培有机基质配方,为番茄有机基质栽培提供技术支撑。【方法】将稻壳、玉米秸秆、玉米芯、麦糠、菇渣分别腐熟后,按不同体积比组成A～E 5种复合有机栽培基质:A(V(玉米秸秆)∶V(麦糠)∶V(菇渣)=2∶5∶3)、B(V(稻壳)∶V(玉米芯)∶V(菇渣)=5∶2∶3)、C(V(稻壳)∶V(玉米秸秆)∶V(菇渣)=5∶2∶3)、D(V(稻壳)∶V(玉米芯)∶V(菇渣)=3∶2∶5)、E(V(玉米芯)∶V(麦糠)∶V(菇渣)=2∶3∶5),以常规有机生态型栽培基质(V(草炭)∶V(珍珠岩)=2∶1)为对照(CK),以"金棚一号"番茄品种为试材,分析不同配方基质的理化性状及对番茄生长和产量的影响。【结果】各配方有机基质的速效氮含量显著低于CK,速效磷和速效钾含量显著高于CK,体积质量、EC值和pH值基本都在番茄栽培适宜的范围内,总孔隙度偏低。各处理番茄株高、茎粗、地上部及根的鲜质量和干质量、单果质量、单株果数、单株产量、小区产量均以基质B最大,与CK无显著性差异;其次是基质C,基质E总体表现较差。【结论】基质B的理化性状适宜番茄生长,用其栽培的番茄株高、茎粗、生物量及产量等均与CK无显著性差异,可以替代以草炭为主要组分的有机生态型栽培基质。     

厌氧消化处理非木材纤维纸浆中杂细胞工艺研究

对慈竹纸浆中杂细胞进行厌氧消化处理 ,结果表明 ,TS去除率达 6 8 6 4% ,原料产气率 2 99 9mL/gTS ,日均产气率 4 998mL/ ( gTS·d) ,池容产气率 0 32 2 4m3 / (m3 ·d) ,CH4 含量 6 4%。对发酵上清液进一步处理结果为 :COD去除率 5 3 6 9% ,CH4 含量 6 7% ,N、P去除微弱。在此基础上 ,进行了物料平衡和COD利用率计算     

添加蚯蚓粪对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

以餐厨垃圾为研究对象,在(37±1)℃的条件下,研究了蚯蚓粪的5种不同添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,并考察了在这过程中pH、溶解性化学需氧量(SCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)、总磷(TP)和产气量的变化规律.研究结果表明:当蚯蚓粪的添加量(w,均以湿基计)为0、3%、6%、9%、12%、15%时,餐厨垃圾厌氧消化系统的累积产量分别为14 700、16 074、15 702、16 056、16 414和16 485 mL,产气率分别达到466.35、504.84、488.02、494.03、499.67、496.69 mL.g-1,与不添加蚯蚓粪相比产气率分别提高了8.25%、4.60%、5.93%、7.14%和6.51%,其中当添加量(w)为3%时对餐厨垃圾厌氧消化效果最明显.研究还发现,蚯蚓粪的添加能显著提高各处理的pH和餐厨垃圾的水解酸化速率.可见,添加蚯蚓粪有助于抑制VFAs的累积,使pH更稳定,从而提高沼气产量.     

法国梧桐落叶与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气试验研究

研究了法国梧桐树落叶在中温(35℃)条件下与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气的特性。固定发酵液C/N为25~30、落叶质量含量为16.7%,落叶:厨余垃圾:牛粪的质量比分别为:1∶2∶3、1∶3∶2,发酵液总固体物(TS)质量分数分别为2%、4%和6%。采用批式发酵,研究了发酵过程中pH值、日产气量和甲烷含量等参数的变化情况,得到了混合底物在不同厌氧消化条件下的产沼气特性。结果表明,落叶:厨余垃圾:牛粪质量比为1∶3∶2,TS为4%时,3种原料混合厌氧发酵效果最好。其甲烷产率达201.8 mL·g~(-1),甲烷平均含量达45.3%,发酵周期为59 d。     

我国水稻全产业链损耗和浪费量的估算及对应策略

目的对我国水稻全产业链损耗及浪费情况进行定量评估,分析产生损耗和浪费的主要原因,提出稻谷减损策略,为制定保障我国粮食安全战略、发展营养导向型农业提供决策参考。方法 采用问卷调查和定性访谈方法,对我国稻谷主产区（四省八县）进行全产业链（包括农业生产、收获后处理、贮藏、加工、流通和消费等6个环节）实地调研。结果 从全产业链来看,水稻损耗和浪费率合计为13.64%,其中全产业链损耗率为8.42%,收割、收获后处理、贮藏、加工、流通各环节的标准化损耗率分别为2.84%、1.85%、1.21%、1.73%、0.79%,消费端浪费率为5.22%。损耗和浪费率每降低1个百分点,可分别满足145.5万人、90.4万人一年的大米需求。结论 我国水稻全产业链损耗处于较高水平,亟需制定有效的减损措施,进一步提高国家的粮食供给水平。