固态发酵玉米秸秆的菌株组合和发酵条件研究

为了提高玉米秸秆的综合利用效率,降低对环境的污染,保护生态环境,利用正交试验法研究了固态发酵氨化玉米秸秆生产饲料蛋白工艺中菌株组合、发酵温度和发酵时间对发酵产物真蛋白含量的影响。结果表明,发酵温度对发酵产物真蛋白含量具有显著影响（P〈0.05）,发酵时间、发酵温度与发酵时间之间的交互作用对发酵产物真蛋白含量具有极显著影响（P〈0.01）。最佳菌株组合为青霉和葱色串孢,最佳发酵条件为发酵温度25℃、发酵时间5 d。在最佳菌株组合和最佳发酵条件下,玉米秸秆经氨水氨化和固态发酵后真蛋白含量由2.05%提高到29.66%,比原料本身的真蛋白含量提高了13倍多;粗蛋白含量由2.80%提高到35.41%,比原料本身的粗蛋白含量高提高了11倍多。     

玉米秸秆栽培双孢蘑菇覆土模式的研究

运用正交试验设计Fuzzy分析法,研究了玉米秸秆栽培双孢蘑菇中不同覆土时间、覆土材料、覆土厚度对生物学效率的影响,以寻求双孢蘑菇栽培的最佳覆土模式,为提高双孢蘑菇栽培的经济效益提供依据。结果表明,3个因素中覆土材料对生物学效率影响最大,其次为覆土厚度,再次为覆土时间。最理想的覆土模式为播种后16天覆3cm或2.5cm厚林下褐土最为有利。以此模式栽培双孢蘑菇,生物学效率可达到50%以上,产量可达10kg/m2以上。     

牛粪和玉米秸秆混合堆肥好氧发酵菌剂筛选

为筛选出适合牛粪和秸秆混合物料快速发酵的微生物菌剂,采用槽式堆肥方法,通过设置不接菌种、接种菌剂M1、M2、M3共4个处理,以发酵温度、pH值、发芽指数、有机质、氮、磷、钾等为评价指标,研究菌剂M1、M2、M3对堆肥发酵过程的影响。结果表明:接种菌剂处理达到50℃时间比不接种处理提前4 d,高温维持时间延长10～12 d,接种菌剂处理堆温在50℃以上时间持续了24 d,达到了GB/T 7959-2012标准;发酵过程中接种处理的p H值低于对照,pH值呈现下降、上升、下降、平稳的趋势;接种M1、M2处理的油菜发芽指数达到100%;C/N逐渐下降,30 d时接种处理由最初的27.75∶1下降到14.47∶1～17.27∶1,而对照仅下降到20.55∶1;堆肥结束时,菌剂处理的有机质、N+P_2O_5+K_2O含量与NY525-2012标准接近,发酵产物适合做生产商品有机肥的原料。综合各项指标,菌剂1和菌剂2的发酵效果优于菌剂3,菌剂1和菌剂2更适合牛粪和秸秆混合物料发酵。     

适宜原料压实度改善玉米秸秆厌氧干发酵特性

干发酵原料中固形物含量高,结构疏松,原料的压实度直接关系到发酵罐的利用率和生产成本。为了探讨原料压实度对厌氧干发酵过程的影响,该文以玉米秸秆粉为试验材料,研究了不同固形物含量(TS)条件下原料压实度对厌氧干发酵产气特性及物料特性变化的影响,结果表明:相同TS下,随着压实度的增加,日产气量(基于可挥发性固形物,VS)峰值降低且出峰时间略有滞后;原料压实度对累积产气量、日产气量变化趋势以及甲烷体积分数的影响不明显。基于发酵罐容积计算产气量时,原料压实度与日产气量峰值、累积产气总量以及累积甲烷产量均呈显著正相关。不同TS条件下的原料压实度对厌氧干发酵过程的影响程度不同,TS含量越高原料压实度对产气量的影响越明显。TS为20%和25%时,逐层压实发酵罐的单位容积累积产气量比自然填料罐分别提高了37.1%和60.2%。当发酵料初始TS为20%时,原料压实度的增加可促使物料中形成连续的液相,改善物料层间的传质,从而使发酵料上下层间的差异减小。当发酵料初始TS提高到25%时,原料压实度增加对传质特性无明显影响。综上所述,在该试验研究范围内,提高原料压实度可以保证玉米秸秆厌氧干发酵产气过程的正常进行,且可以显著提高发酵罐的容积利用率。该研究对厌氧干发酵原料压实度与发酵特性之间的关系进行了初步探讨,以期为有效提高厌氧干发酵罐的产能能力提供参考。     

高含固率秸秆和牛粪混合物料发酵产甲烷工艺

该研究针对高含固率纤维质物料难以连续厌氧发酵、甲烷产率低的问题,利用所研制的一套能连续进出料、具有高有机负荷承载力的新型反应器,以玉米秸秆和牛粪为原料,通过调控搅拌强度和投料强度在反应器内建立了"分区发酵"体系,比较了3种高含固率(10%、15%和20%)物料在不同有机负荷下的甲烷容积产率,系统研究了物料含固率、搅拌强度和投料强度对"分区发酵"体系形成功能分区的高度、各功能区的pH值和甲烷容积产率的影响,旨在为纤维质物料产甲烷提供高效的发酵工艺和可靠的运行参数。结果表明,含固率为10%和15%的反应器,甲烷容积产率随有机负荷的增加而增加,平均甲烷体积分数稳定在52%左右,二者在有机负荷分别为13.44和20.17 kg/(m3·d)时,甲烷容积产率最高,分别为1.62和1.66 m3/(m3·d),在有机负荷分别为20.17和30.0 kg/(m3·d)时,甲烷产量明显下降;含固率为20%的反应器,甲烷容积产率随有机负荷的增加基本保持不变且较低(0.98 m3/(m3·d)),当有机负荷达到30.0 kg/(m3·d)时,发酵体系酸败,甲烷产量明显下降。双因素优化结果表明,当物料含固率为10%和15%、搅拌强度为6~12 h/d、投料强度为6.5~10 d时,发酵体系可形成高效的酸化区和产甲烷区,二者的高度之比为1.1~1.6:1,甲烷容积产率可达1.63~1.69 m3/(m3·d)。综上,该反应器可实现含固率为10%~20%的纤维质物料连续进出料,并在含固率为10%和15%时能高效、稳定地产甲烷,通过调控搅拌强度和进料强度能提高其甲烷容积产率。该发酵工艺有规模化应用的前景。     

侧孢霉利用玉米秸秆固体发酵产生木质纤维素酶的研究

以农作物秸秆为主要原料 ,采用微生物固体发酵方式对侧孢霉 (Sporotrichumsp) .产生木质纤维素酶进行了探讨。研究发现侧孢霉可降解作物秸秆的木质纤维 ,降解作用强 ,同时提高了发酵底物的蛋白含量。玉米秸秆、稻草、麦草及甜菜渣是发酵木质纤维素酶和单细胞蛋白的最适合发酵底物。在以玉米秸秆为原料的发酵过程中 ,发酵到第 4天菌体生长量达到最高值 ,比发酵初期的菌体生长量增加了 8倍 ;发酵第 6天培养物的粗蛋白含量由起初的 1 0 %提高到 1 7 5% ,对底物纤维降解率达到1 3 6%。侧孢霉在发酵过程中产生大量的木质纤维素酶 ,其中羧甲基纤维素酶 (CM Case)、β 葡聚糖苷酶 ( β Gase)、滤纸酶 (FPase)、木质素过氧化物酶 (LiP)和赖锰木质素过氧化物酶 (MnP)在本实验中进行了检测。结果表明 ,最大酶活性的产生时间是在发酵的第 4到第 6天之间 ,其酶活性分别为 :羧甲基纤维素酶 2 40 3 1U/ g ,β 葡聚糖苷酶 86 7U/ g ,滤纸酶 1 3 4 8U/ g ,木质素过氧化物酶 1 4 4U/ g ,赖锰木质素过氧化物酶 1 7 67U/ g。     

玉米秸秆循环流化床气化炉气化工艺参数优化

为实现秸秆类农业生物质废弃物的高效清洁能源化转化利用,采用带有二级返料系统的循环流化床气化炉对玉米秸秆进行了气化试验。在二级返料系统开启及闭合条件下,选取空气当量比为0.20～0.35,研究空气当量比对玉米秸秆气化特性的影响,结果表明二级返料系统开启及闭合两种工况均在空气当量比为0.26时取得较优值,二级返料系统开启时具有较好的气化效果,碳转化率与气化效率最大值分别达到93.54%与77.06%。在二级返料系统开启状态下,试验研究了水蒸气配比对玉米秸秆气化特性的影响,结果表明以空气为主气化介质,辅助以水蒸气气化,可以有效改善气化燃气品质,提升气化效率。当空气当量比为0.26、水蒸气配比为0.2时,玉米秸秆空气—水蒸气气化具有较好的气化特性,燃气热值与气化效率分别达到最大值5.89MJ/m3与81.45%。典型工况条件下的焦油蒸馏馏分分析结果表明,提高气化炉反应温度,并保持一定的水蒸气气化环境,可促进焦油裂解转化。试验可为秸秆类生物质的高效清洁转化利用提供参考依据。     

多菌种分步降解玉米秸秆生产蛋白饲料的工艺

研究了多菌种分步降解玉米秸秆产蛋白饲料的工艺条件,选用黄孢原毛平革菌固体发酵去除部分木质素,接入木霉菌进一步降解木质纤维素,加入酵母发酵产蛋白饲料。木霉菌最佳接种时间为第10 天,经12 d的共发酵,按秸秆与麸皮配比3.0∶1加入麸皮、酵母接种量8%、固液比1∶3.0、硫酸铵用量2.5%,继续共发酵72 h,粗蛋白质量分数可达25.3%。结果表明,多菌种分步降解产蛋白饲料工艺为玉米秸秆生物利用提供了一种新途径。     

汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化

该文对同步糖化发酵玉米秸秆生产纤维乙醇的工艺条件进行了研究,分别利用单因素试验和正交试验考察了影响发酵的工艺条件。结果显示：温度37℃、pH值4.8、底物15%（质量分数）、表面活性剂Tween-20 0.15%（质量分数）、纤维素酶用量30 U/g、酵母用2%的葡萄糖溶液活化,接种量5‰（相对底物干质量）、培养基的组成：KH2PO4 2.5 g/L,(NH4)2SO4 2.0 g/L,MgSO4·7H2O 0.15 g/L,CaCl2 0.35 g/L、发酵时间60 h为同步糖化发酵（SSF）生产乙醇的最优工艺条件,该条件下乙醇的体积分数为2.85%,乙醇得率达理论值的88.12%。     

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。     

加压氨解预处理玉米秸秆糖化工艺研究

以玉米秸秆糖化为目的,研究加压氨解预处理对玉米秸秆还原糖产量和脱除木质素的影响,以确定其最佳工艺条件。结果表明:影响加压氨解预处理的主要因素是氨水浓度和粒径,其最优条件为氨水浓度15%,时间6min,压力0.075MPa,基质浓度150g/L,粒径1mm,可以获得1.74%的还原糖得率和43.30%的木质素去除率。     

玉米秸秆育苗种坨成型工艺试验研究

秸秆育苗种坨是以玉米秸秆作为主要成分,添加牛粪、无机络合物、聚丙烯酸钠、硫酸亚铁等辅料研磨后作为育苗基质,将种子和基质一次性压制成型,也可将种子种植于种坨种植孔内,在满足种子发芽生长的温度和湿度条件下,育苗后直接移栽的新型块状育苗技术。种坨育苗不仅能够定养定肥、省去配肥加药环节,而且具有直接移栽不伤根、无需缓苗、省去装钵取苗环节等优势,具有良好的经济效益、生态效益。该研究在物料特性分析基础上,分别以物料含水率、压缩比以及压缩速度为试验因素,以抗破坏强度、吸水率、膨胀率为试验指标进行试验研究,分析各因素对育苗种坨成型质量及性能的影响规律。试验结果表明,含水率较优范围18%~22%;压缩比较优范围2.75~3.50;压缩速度较优范围90~130 mm/min。进行三元二次正交旋转组合试验设计,建立含水率、压缩比、压缩速度与吸水率、抗破坏强度、膨胀率等参数之间的数学模型,得到各指标优化参数组合为:含水率为22%,压缩比为2.9,压缩速度为90 mm/min,此时育苗种坨抗破坏强度较强,吸水性能好,膨胀率低。验证试验结果表明:种坨成型质量及性能良好,满足育苗要求,为秸秆育苗种坨成型工艺、成型机械的设计与优化提供了理论依据。     

玉米秸秆与污泥的腐解物对盐碱地化学指标的影响

为探索发酵后的玉米秸秆对内蒙古地区盐碱化土壤化学性质(有机质、ESP,pH值、EC、土壤代换性Na~+)的影响,在实验室条件下以污泥作为接种物,将玉米秸秆在不同发酵的条件下以不同梯度的秸秆还田量施加到盐碱化土壤中,以施加未发酵的玉米秸秆为对照。结果显示:(1)施加玉米秸秆对土壤的部分化学性质有着一定的改善,且发酵后的玉米秸秆比未发酵的玉米秸秆效果要好;(2)当玉米秸秆与污泥的配比为2∶1且秸秆还田量为75%时,土壤的有机质含量上升幅度最大,土壤的ESP、pH值、土壤代换性Na~+降低幅度最大;(3)施加玉米秸秆对土壤的EC作用不明显,反而使EC的含量有所上升,施用发酵后的玉米秸秆尤为明显。综合考虑,在本试验条件下针对该土壤最佳参数为:玉米秸秆与污泥配比为2∶1,发酵后的玉米秸秆还田量为75%。     

玉米秸秆工业化处理技术的试验研究

对开发的玉米秸秆工业化处理技术进行了试验研究。结果表明，玉米秸秆经分离处理后，能显著提高其利用价值和效果，实现物尽其用，获得最佳的社会和经济效益。分离试验已初步成功，并开发出外皮人造板和模压包装材料等新材料     

菌酶共降解玉米秸秆的工艺研究

该文研究玉米秸秆菌酶共降解工艺,利用黄孢原毛平革菌固体发酵去除部分木质素,再添加外源纤维素酶、木聚糖酶降解纤维素和半纤维素.黄孢原毛平革菌培养12 d时木素过氧化物酶(LiP)酶活达到最大值11.3 u/g,15d时漆酶(Lac)酶活达到最大值0.0992 u/g,秸秆降解集中在10～20 d,第25d时菌解结束,干基总损失率为18.94%;再经过6 d的酶解,纤维素、半纤维素的相对含量分别从27.1%、20.3%下降到13.1%、11.9%.玉米秸秆经菌酶共降解,木质素、纤维素、半纤维素的降解率分别达到67.0%、60.4%、33.0%,每克秸秆还原糖含量达0.507 g.结果表明,菌酶共降解为玉米秸秆的生物利用提供了一种新方法.     

玉米秸秆固态和液态厌氧发酵产气性能与微生物种类比较研究

厌氧发酵产沼气是中国绿色农业发展过程处理农业废弃物的重要手段,该文以玉米秸秆为研究对象,开展液态、固态厌氧发酵产气性能、微生物系统多样性及演替规律的比较研究,得出如下结论:固态发酵总固体(TS)产气率及甲烷转化率略低于液态发酵,发酵结束后,前者沼液中N、P、C的含量要低于后者;乙酸是两发酵体系挥发性脂肪酸(VFAs)的主要组成,占总VFAs的70%以上。高通量测序结果发现,2个发酵系统中细菌主要以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Cloacimonetes、Synergistetes及Verrucomicrobia为主,这6类菌群占总克隆数的80%以上。而Methanosaeta,Methanospirillum,Methanocorpusculum以及Methanoculleus是两系统优势古菌,并且随消化过程的进行,古菌群落呈现由乙酸型向氢营养型转变的趋势。发酵结束后,上述2类古菌在群落中的占比基本持平。对微生物多样性的聚类分析结果显示,在发酵第4天和第8天后,2个系统中细菌与古菌群落结构的差异逐渐明显。进一步分析表明,影响玉米秸秆液态发酵微生态结构的主要环境因子为乙酸,秸秆纤维素水解可能是制约物能转化率的关键过程;总磷(TP)是影响固态发酵系统微生态结构的关键环境因子,而如何增加产甲烷古菌的生物量是提高原料产气率的关键。该研究结果为调控玉米秸秆厌氧发酵过程、提高其生物降解效率提供了科学依据。     

添加玉米秸秆对黄棕壤有机质的激发效应

玉米秸秆还田是培肥地力的一项重要措施,但是玉米秸秆添加后会改变土壤原有有机质的矿化过程,即引起激发效应,从而影响土壤碳平衡和周转。因此,适量秸秆还田将是高效且环境友好的提升土壤生产潜力的关键。本试验以黄棕壤为研究对象,设不添加玉米秸秆对照(CK)和添加占干土重的1%、5%和9%的粉碎玉米秸秆处理进行室内培养,分析土壤CO_2释放动态及激发效应。试验结果表明,添加不同量玉米秸秆后,土壤CO_2释放速率和累积量呈现出抛物线型变化趋势。在培养前期,各处理土壤CO_2释放速率表现为9%5%1%CK,到培养的第8天左右,添加5%玉米秸秆的土壤CO_2释放速率超过了添加9%玉米秸秆的土壤,在培养后期,所有处理的土壤CO_2释放速率慢慢地趋于一致。从累积CO_2释放量来看,添加5%玉米秸秆的处理比9%玉米秸秆的处理土壤总CO_2释放量高,表明添加5%秸秆的处理对微生物群落和微生物活性的作用最大。在整个培养阶段,玉米秸秆添加对土壤有机质的激发效应均为负值,而加入的玉米秸秆并没有完全矿化,从而使土壤有机碳含量因添加玉米秸秆而升高。这些结果表明,添加玉米秸秆有利于提高黄棕壤土壤有机碳含量,在本试验的短期培养过程中以土壤干重9%的添加量增加最多。     

农村有机生活垃圾和秸秆快速好氧发酵技术参数研究

近年来,中国农村有机生活垃圾和农作物秸秆废弃资源引发的环境问题日益严重,在现有农业废弃物资源化利用技术中,好氧发酵堆肥技术由于运行成本低、操作简便成为农村有机生活垃圾和秸秆的首选处理技术.该文通过正交试验方法分析通风量、含水率和碳氮比3因素对快速好氧发酵效果的影响.结果表明:通风量是首要影响因素,其次是含水率和碳氮比;适宜的通风量参数为0.148～0.173 m3/d,含水率为60%,C/N为25:1.本研究将为开展北方寒冷地区冬季好氧发酵设施增温保温技术研究提供理论依据.