猪粪中温和高温厌氧发酵沼液对微藻培养的影响

选用Chlorella pyrenoidosa FACHB-5和Chlorella vulgaris FACHB-8为试验藻种,利用人工气候培养箱,在培养温度为(26±1)℃、光照强度为4 000 lx、通入空气流量为1.5 L/min、24 h连续光照、沼液添加量为20%的条件下,采用中温35℃和高温55℃猪粪厌氧发酵后沼液为原料,研究两种沼液灭菌和不灭菌处理后与BG11培养基混合作为微藻培养液对后续微藻培养过程的影响。研究结果表明,高温55℃厌氧发酵后的沼液用于微藻培养的整体表现优于中温35℃厌氧发酵后沼液,微藻的生长速率更高。在本研究的条件下,沼液灭菌组与未灭菌组相比,在前期的适应期方面未表现出明显的优势,但在中后期的微藻生长速率方面略优于未灭菌组。本研究所选定的两种藻种均能较好地适应添加沼液的培养环境,并且Chlorella pyrenoidosa FACHB-5的整体表现优于Chlorella vulgaris FACHB-8。     

畜禽粪便与秸秆厌氧-好氧发酵气肥联产碳氮元素变化研究

传统沼气工程的气肥联产工艺中,厌氧发酵产气与好氧发酵产肥互相独立,产气和产肥周期均较长、有机肥品质差,影响工程的高效运行。为缩短发酵周期、提高产气效率和有机肥品质,该研究将猪粪、鸡粪和秸秆混合进行15和30 d的干法厌氧发酵,将得到的沼渣添加秸秆辅料混合,分别设置65%和70%的发酵物料初始含水率进行15 d的高温好氧发酵,对比分析了不同厌氧-好氧发酵组合对产气和产肥的影响。结果表明:厌氧发酵阶段,混合物料的日产气率自发酵开始后逐渐上升,并在第8天达到最高峰,至第15天降至峰值的50%以下,此时累积产气量达到30 d发酵周期的71%,平均容积产气率达到1.91 m~3/(m~3?d),比发酵30 d平均容积产气率高41.5%。好氧发酵阶段,各处理组碳元素含量持续下降,氮元素含量先下降后增加,所得发酵产物均达到腐熟标准。采用15 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵,所得发酵产物的电导率、腐殖化程度和发芽指数均优于采用30 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵所得的发酵产物,同时总有机碳和总氮含量也较其分别提高了6.0%～21.7%和3.0%～10.2%,不同好氧发酵物料初始含水率对发酵产物的品质影响较不明显。因此,采用厌氧、好氧发酵周期均为15 d的组合,可缩短发酵周期、大幅提高产气效率和发酵产物的碳氮营养元素含量,有利于提高沼气工程运行效率和经济效益。     

畜禽粪便厌氧发酵过程抗生素抗性基因归趋及驱动因子分析

针对畜禽养殖业抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)污染问题,该文选取厌氧发酵技术,对比不同厌氧发酵体系内ARGs消长与潜在宿主菌,挖掘不同因子与ARGs的相互关系。结果表明,厌氧发酵体系内微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子,确定ARGs的潜在宿主菌是目前研究的难点;抗生素和重金属也是ARGs消长的重要驱动因子,控制抗生素污染和重金属污染可有效减缓ARGs污染;可移动遗传元件在ARGs水平传播过程中起着重要作用。综合而言,厌氧发酵体系内各个因子直接或间接影响ARGs消长,其中工艺参数是控制整个厌氧发酵体系的先决因素,在特定工艺参数下,微生物群落与体系物化指标相互影响与制约;微生物通过分子内部可移动遗传元件实现ARGs在不同微生物之间的水平传播。综上所述,通过综合协调各类因子实现厌氧发酵体系内ARGs消控是今后研究重点。     

存储时间对玉米秸秆理化性状及产甲烷潜力的影响

收割后的秸秆需要经过时间不等的存储后进入到厌氧系统生产沼气,而秸秆的存储时间不同对产甲烷潜力有一定的影响。该文对收割后的玉米秸秆分别经过0、2、5、10、20、30和45 d自然堆放存储,分析不同存储时间秸秆的理化性质变化以及对产甲烷潜力的影响。通过分析不同存储时间秸秆的感官性状、总固体(totalsolid,TS)、挥发性固体(volatile solid,VS)、pH值、木质纤维素、叶绿素、挥发性脂肪酸(volatile fat acid,VFA)等理化性质,发现秸秆存储20 d后各个性状趋于稳定。对不同存储时间处理的秸秆进行产甲烷潜力(biochemical methane potential,BMP)测试,结果显示,存储0、2、5、10、20、30、45 d的BMP分别为325.49、315.35、297.85、296.71、295.25、287.83、291.01 mL/g(以VS计)),随着存储时间的增加,BMP总体上呈下降趋势,且存储0～5 d的下降较快,存储大于5 d的秸秆BMP结果相近。试验得出,秸秆存储时间不同对产甲烷潜力有明显影响,主要由于受到多种原料性质的影响,尤其是木质纤维素、可溶性化学需氧量、还原糖、挥发性脂肪酸。研究结果可为工程化秸秆沼气项目和生物天然气项目的运行提供参考。     

低强度水热法预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能

为了提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷性能,试验采用低强度水热法处理玉米秸秆,研究了预处理后玉米秸秆的性质变化以及产气性能。结果表明,低强度水热法能够有效提高玉米秸秆产气性能。在80℃,60%含水率和预处理24 h条件下,玉米秸秆产气量达到299.5 mL·g^-1VS,比对照组233.8 mL·g^-1VS提高了28.1%。在水热过程中添加秸秆干重的2%的NaOH后,50℃,60%含水率和预处理12 h条件下,玉米秸秆产气量达到444.1 mL·g^-1VS,比对照组提高了89.9%。因此,在水热预处理过程中添加NaOH能够有效提高玉米秸秆产气性能。     

不同存储期猪粪厌氧发酵特性试验

以不同存储期的猪粪为原料,加入接种物,发酵温度设置为常温(南宁地区7、8月份),记录59 d产气量。通过沼气累计产量和甲烷含量的测定、产能的分析,探究不同存储期的猪粪厌氧发酵的特性。试验结果表明,经过7 d自然堆沤处理的猪粪在59 d中产气最高,达到2.151 L,0 d和14 d处理的猪粪次之,累计产气量分别为1.816 L和1.895 L。有着29 d处理的猪粪累计产气量最少,为1.304 L,只有7 d处理产气量的60%。试验表明,猪粪存储期过长(一般超过15 d)不利于厌氧发酵提高沼气产量。而自然堆沤7 d左右的猪粪产气潜力最好。     

响应面法优化猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产沼气工艺

利用中心组合设计试验考察粪秸比、发酵温度和发酵底物浓度3个因素对猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产沼气的影响,运用响应面法对其工艺参数进行优化.研究结果表明,根据试验数据建立的二次多项式数学模型具有高度显著性(P ＜0.0001),相关系数R2=0.9866,说明预测值和试验值之间具有很好的拟合度.通过对二次回归数学模型解逆矩阵得到粪秸混合厌氧发酵产沼气的最优化条件为:粪秸比(玉米秸秆干物质占发酵原料干物质的质量分数)为30％,发酵温度为35℃和发酵底物浓度为12.74％.在此条件下,粪秸混合厌氧发酵的沼气产率的预测值为291.8 mL·g-1TS,试验值为288.5 mL·g1TS,二者相对偏差为1.14％.因此,利用响应面分析法进行粪秸混合厌氧发酵产沼气工艺参数的优化是可行可靠的,可以较好地预测沼气产率.     

玉米秸秆加工方法

1．青贮加工 此加工技术是将腊熟期玉米通过青贮收获机械一次性完成秸秆切碎、收集或人工收获后,将青玉米秸秆铡碎至1～2cm长,使其含水量为67％～75％,装贮于窖、缸、塔、池及塑料袋中压实密封储藏,人为造就一个厌氧的环境,自然利用乳酸菌厌氧发酵,产生乳酸,     

菌种添加量对生物预处理小麦秸秆厌氧发酵的影响

对小麦秸秆进行了氨-生物联合预处理,在实验室自制的小型厌氧发酵装置上,对预处理后的小麦秸秆进行了厌氧发酵制取沼气试验,探讨了氨-生物联合预处理中,菌种的添加量对小麦秸秆厌氧发酵产沼气的影响.结果表明,在氨预处理尿素溶液质量浓度为35 g/L,生物预处理pH值为4,黄孢原毛平革菌和里氏木霉的添加比例为1∶1(数量级为109)的条件下,小麦秸秆厌氧发酵过程中沼气总产气量最大,为7 968 mL,较空白组提高了23.11％.发酵过程终了pH值、VFA和甲烷的变化均在正常的范围内,甲烷最高体积分数为51.33％,较空白组提高了6.01％,整个发酵过程历时23 d.