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。     

不同处理对猪粪干法厌氧发酵产气性能的影响

为了更好解决养猪场废弃物污染问题,采用总固体(TS)质量分数为25%的干法厌氧发酵工艺,将猪粪与玉米秸秆按照不同比例混合,以温度、接种率和猪粪与玉米秸秆混合比例作为因子,进行干法厌氧发酵试验。结果表明,在温度55℃、接种率30%、猪粪与玉米秸秆混合例为1∶3条件下,20 d累积产气量最多,达到14 489 mL,同时该条件下TS降解率最高,达到83.68%。湿度是影响干法厌氧发酵产气率的主要因素,同时可以影响发酵物的水解过程,通过影响发酵的pH值,其影响微生物的活性,并最终影响到产气过程。     

不同水果废弃物厌氧发酵试验研究

主要研究水果废弃物的厌氧处理方式,并以香蕉皮、脐橙渣和榴莲壳为原料,分别开展了这三种原料在水解酸化过程和厌氧产甲烷过程的参数变化及性能分析。试验结果表明,香蕉皮、脐橙渣和榴莲壳极易水解并酸化,在35℃±0. 5℃下水解酸化24h,三种原料的pH均可下降至4. 0左右,挥发性脂肪酸(VFA)达到6 000～8 000 mg·L~(-1)。将经过水解酸化处理后的香蕉皮、脐橙渣和榴莲壳转移至中温(38℃±0. 5℃)下进行厌氧发酵,各原料产沼气速率亦明显加快,其中占总产气量90%以上的沼气主要集中在前两周时间内产生,厌氧结束后香蕉皮、脐橙渣和榴莲壳的TS产沼气率分别达到348. 7mL·g~(-1)·TS、337. 8mL·g~(-1)·TS和375. 6 mL·g~(-1)·TS,有较高的厌氧产沼气潜能。因此,在水果废弃物处理过程中积极推广厌氧发酵技术对水果废弃物资源化、减量化和无害化有着积极的意义。     

畜禽粪便与秸秆混合发酵及贮藏阶段沼液中碳氮元素变化

为研究沼液从产生到贮藏期间碳氮元素的变化规律,将猪粪、鸡粪和秸秆混合,进行中温厌氧发酵,并在常温下以密闭静置、密闭搅拌、敞口静置、敞口搅拌等4种方式贮藏沼液,跟踪并分析了猪、鸡粪和秸秆混合发酵沼液在厌氧发酵及贮藏期间碳、氮元素的形态和含量变化。结果表明:厌氧发酵阶段,沼液中的总有机碳(TOC)和总氮(TN)浓度均有所增加,增加幅度在15.0%~36.1%之间,其中TOC在第18 d达到最高浓度(6467 mg·L~(-1)),TN在第23 d达到最高浓度(4181 mg·L~(-1))。贮藏阶段,沼液中的TOC、TN浓度均有所降低,TOC先下降后升高,总体降低幅度较小(2.9%~12.0%),降幅顺序为敞口静置敞口搅拌密闭静置密闭搅拌;TN先升高后降低,总体降低幅度较大(4.2%~56.2%),降幅顺序为密闭静置密闭搅拌敞口静置敞口搅拌。综上,厌氧发酵18~23 d的沼液碳氮元素含量最高,采用密闭静置方式并缩短贮藏时间可减少沼液贮藏过程氮元素的损失。     

猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究

为明确厌氧发酵消化液回流体系中微生物群落结构的特征,采用Miseq高通量测序技术,研究回流过程中微生物的多样性和群落结构变化,并分析其与产气性能的关系。结果表明:消化液回流体系中,细菌的丰富度、多样性均高于产甲烷古菌,并随回流时间的延长明显增加,而产甲烷古菌无明显变化;细菌群落主要分为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等8个不同的门类,厚壁菌门、梭菌纲(Clostridia)、梭菌属(Clostridium)是不同水平上的优势细菌,相对丰度分别从初期的62.79%、58.62%、35.44%上升到81.46%、68.19%、39.10%;产甲烷古菌中,广古菌门(Euryarchaeota)占绝对优势,在接种物中,第68 d和第219 d相对丰度分别为94.76%、99.89%、99.59%,属分类上主要有7种,其中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度由23.99%升高到72.28%,而甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和甲烷球菌属(Methanosphaera)分别由16.34%、21.71%降低至3.70%、12.93%;日平均产气率由初期的409 m L·g~(-1)升高至477 m L·g~(-1),在219 d的试验中,氨氮和有机酸浓度均呈升高趋势,但并未对厌氧发酵产生抑制作用。研究表明:厌氧发酵回流体系中微生物以梭菌属和甲烷八叠球菌属为优势菌属,产气率随其相对丰度的增大而升高,而与甲烷短杆菌属和甲烷球菌属呈负相关。     

两相厌氧发酵过程监控系统的设计

 厌氧发酵过程是一个复杂的微生物代谢过程,在去除污染物的同时还产生沼气,因此具有较强的实际应用价值。随着发酵工业生产规模的不断扩大,迫切要求对厌氧发酵过程进行实时监控和优化。LabVIEW在发酵过程的在线监测与自动化控制领域已经有了一些成功的应用。本文介绍了一种基于LabVIEW的两相厌氧发酵过程的在线监测与控制系统的设计。详细介绍了在线监控系统的结构和硬件构成,以及各个功能模块实现的关键技术。此系统利用LabVIEW虚拟仪器作为软件开发平台,结合多功能数据采集卡、传感器和各类执行机构,实现了厌氧发酵过程中各参数的采集、处理、存储和自动调控。试验表明：该系统运行稳定、能较好地实现发酵过程的监控与优化。     

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。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产沼气工艺优化分析

牛粪与水稻秸秆混合物进行厌氧发酵,不仅能够产出生物质能源、改进能源结构,还能降低农业废弃物对生态环境造成的危害,促进生态、经济同步发展。在牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵过程中,原料配比、预处理剂差异、外部温度等因素都会影响厌氧发酵效果。为了促进生物质能源生产效率与质量的进一步提升,本文开展试验优化牛粪与水稻秸秆混合物厌氧发酵产沼气工艺。结果表明,水稻秸秆和牛粪按照1∶1比例获取混合物进行厌氧发酵,并将浓度为2%的H_2O_2作为预处理剂,厌氧效果最佳。     

厌氧发酵牛粪对浮萍生长和养分吸收的影响

养分从牛粪到农田的循环利用是养牛场可持续发展、资源利用和环境保护的重点研究内容。利用奶牛场废水种植水生植物被认为是一种有效的废水处理及养分循环的方法。本文研究了3种浮萍[少根紫萍0128（Landoltia punctata 0128）、膨胀浮萍7589（Lemna gibba 7589）和小浮萍9517（Lemna minuta 9517）]在厌氧发酵过的奶牛场废水中种植时的养分吸收和生物质变化。在28 d的测试期间,种植在稀释比例为1：18的厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍01283获得最高的总氮吸收率（11.6%±1.6%）,种植在稀释比例为1：27厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍0128获得最高的总磷吸收率（15.4%±4.4%）;相应地少根紫萍鲜重的增长率分别为0.11 g·d^-1和0.17 g·d^-1。3种浮萍中,少根紫萍最具有吸收牛奶场废水氮、磷并获得较高生物质的潜力。     

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。