三种添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为避免猪粪厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪为主要发酵原料,研究中温(37℃)条件下不同添加剂(蛭石、海泡石和生物炭)及添加量(添加比例为5%、10%、15%和20%)对厌氧干发酵(总固体为20%)的产酸及产气性能的影响。结果表明:加入添加剂的发酵体系中,总有机酸(TVFAs)质量浓度随蛭石和生物炭添加比例的增加而降低,第25 d后TVFAs质量浓度迅速降低,相比生物炭和蛭石,海泡石的不同添加比例差异不显著。与猪粪单独发酵相比,不同生物炭(P-C)添加比例下迟滞期可缩短31.23%～83.90%。10%添加比例下,蛭石、海泡石和生物炭使累积挥发性固体(VS)产气率分别提高了98.97%、76.78%和93.06%,当添加比例达到20%时,最大VS产甲烷速率分别为3.62、2.87 mL·g~(-1)和3.15 mL·g~(-1),累积VS产甲烷量可达106.38、106.68 mL·g~(-1)和126.23 mL·g~(-1)。3种添加剂均能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制,提高甲烷产率,总体上生物炭效果优于蛭石和海泡石。     

离体瘤胃发酵生成挥发性脂肪酸的动力学研究

用９０５２３－１瘤胃菌丛，在人工瘤胃发酵装置中进行发酵试验。结果表明，在优化生态条件下（温度４０℃，扰动强度２０ｍｉｎ／ｈ及Ｃ／Ｎ值９／１）或在某些生态因子较差时，发酵生成的挥发性脂肪酸的动力学特性，均为丙二酸按指数函数规律代谢，而乙酸和乙酸／丙二酸的摩尔比均呈幂函数规律递增，发酵动力学趋向强化乙酸型。     

pH值对猪粪与菌糠共发酵产酸特性及微生物群落的影响

为解决当前农业废弃物资源化利用产物单一、效率低下的问题,以猪粪和灵芝菌糠为原料,通过研究不同pH值对猪粪和菌糠厌氧共发酵过程的影响,探讨二者厌氧发酵产酸规律和微生物群落结构变化。设置7个处理[不调节pH值（对照,CK）、pH值为4.0、pH值为5.5、pH值为7.0、pH值为8.5、pH值为10.0、pH值为11.5],测定并分析发酵液中挥发性脂肪酸（VFA）、氨氮、总磷、可溶性化学需氧量（SCOD）等指标以及微生物群落结构变化。结果表明,pH值为8.5处理,发酵第11天,VFA质量浓度达到最大值,为36 736.29 mg/L,是对照组的1.36倍;pH值调控对VFA组分的影响方面,乙酸和正戊酸受pH值影响较大,总体上乙酸占比随pH值的升高而增大,而正戊酸占比则呈相反趋势;不同pH值处理下,SCOD随发酵时间推移其变化趋势与VFA一致。高通量测序分析结果表明,pH值为8.5处理为最优产酸组,其微生物群落丰富度最高;在酸积累最大日,所有处理细菌群落的优势菌门为Firmicutes（厚壁菌门）;在最优产酸组中,随厌氧发酵时间的推移,Bacteroidetes（拟杆菌门）相对丰度上升,而F...     

秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析

为了解秸秆垫料对生猪异位发酵床发酵过程的影响,明确不同垫料的微生物群落演替,分别以油菜秸秆+木屑+砻糠为Y组、水稻秸秆+木屑+砻糠为S组及木屑+砻糠为CK组,以对不同垫料组合进行异位发酵床试验,收集不同发酵阶段的垫料样品,进行理化指标的测定和Illumina高通量测序。结果显示,CK组的微生物多样性要明显低于S组和Y组。发酵进程中不同垫料的微生物演替趋势相似,变形菌门的相对丰度都呈下降趋势,但CK组降低了75%,S组和Y组则分别降低了38.0%和23.2%。不同处理发酵床嗜温期主要微生物有芽孢杆菌属、乳杆菌属、鞘铵醇杆菌属、假单胞菌属等,但微生物的丰度存在差异。同时,功能基因预测显示脂类、氨基酸和碳水化合物代谢相关基因拷贝数Y组最高。不同处理在发酵进程中的理化指标变化相似,但Y组垫料的升温速率更快且整体温度更高,同时可溶性氮的含量更高。研究表明,秸秆垫料组的微生物丰富度和多样性都要高于对照组,同时油菜秸秆组的微生物有机质相关代谢更加活跃,更有利于发酵床的高温运行和有机肥形成。     

厌氧干发酵处理畜禽粪便的影响因子

通过正交试验,研究了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中,发酵温度、发酵原料的C/N比值和操作方法(有无搅拌)3个因素的改变对发酵前后物料的全氮绝对损失率和沼气总产量的影响,分析了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中速效氮、pH和总固体含量的变化,得到了厌氧干发酵处理的优化工艺条件:发酵温度为55℃,C/N为12.5,有搅拌.     

秸秆厌氧干发酵产沼气的研究

本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度38℃，采用批量发酵工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的TS产气率分别为413ml／g、33ml／g、333ml／g、222ml／g，而VS产气率分别为470ml／g、387ml／g、426ml／g、24ml／g。     

厌氧消化系统的酸抑制调控技术研究进展

厌氧消化是指有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳等气体,广泛应用于农业有机废物、城市生活垃圾、餐厨垃圾等处理和处置。厌氧消化系统在运行过程中,产甲烷速率低于产酸速率时,有机酸会在体系中积累造成系统酸化,抑制产甲烷过程。酸抑制调控技术包括生物炭调控技术、活性炭调控技术、微量元素调控技术、碱性试剂调控技术等,通过增强微生物活性、中和冗余有机酸、吸附抑制因子等方式保持发酵系统酸碱稳定,促进物质转化,提升产气速率。酸抑制调控技术的推广应用受原料类型复杂、引入新抑制元素、调控成本高等限制,需要在传统技术优化、新技术开发、实践推广应用等方向持续创新研究。     

磷脂脂肪酸生物标记法分析养猪发酵床微生物群落结构的空间分布

采用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids,PLFA)生物标记法分析发酵床大栏养猪微生物群落结构的空间分布特点。从发酵床的5个区域(A、B、C、D、E)和3个层次(表层、中间层和底层)采集垫料样品,利用Sherlock MIS 4.5系统分析各样品的PLFA。结果表明,15:00、17:00、a15:0等7种PLFA在各样品中均有分布,为完全分布型,而a12:0和17:1 w6分别只在A区和B区分布,为不完全分布型。指示细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)的PLFA及总PLFA在D区表层分布量最大。在各垫料中,PLFA分布量均表现为细菌真菌放线菌。A区各层次的真菌/细菌比值显著高于其他区域(P0.05),而G+/G-比值则显著低于其他区域(P0.05)。多样性分析表明,不同区域和层次的垫料Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数值均呈现显著差异(P0.05)。聚类分析表明,当兰氏距离为117.1时,可将各样品聚为两个类群:类群Ⅰ包含A区的垫料,其特征是指示不同微生物的PLFA种类少和含量低;类群Ⅱ包含其他4个区域的垫料。当兰氏距离为23.4时,B区和D区各层次样本聚在同一亚类群中,其PLFA种类多、含量高,而C区和E区各层次样本聚在另一亚类群中,其PLFA含量中等。主成分分析表明,主成分1和主成分2基本能将发酵床不同空间垫料样本区分出来,其中A区单独归在一类群,D区和B区归在一类群,C区和E区归在一类群,与聚类分析结果一致。综上,发酵床大栏养猪不同空间的微生物种群结构不同,A区微生物种类少、含量低,而B区和D区微生物种类多、含量高。     

油菜秸秆发酵饲料对瘤胃产气量、微生物蛋白产量及总挥发性脂肪酸的影响

利用压力读取式体外产气法(RPT系统)评价油菜秸秆发酵饲料对瘤胃产气量、微生物蛋白产量(MCP)及总挥发性脂肪酸(VFA)的影响,从而确定油菜秸秆发酵饲料品质。按油菜秸秆发酵饲料制作过程中发酵菌液和玉米粉添加量分为:Ⅰ~(-1)组(1%玉米粉、40 mL·kg~(-1)发酵菌液)、Ⅰ-2组(1%玉米粉、80 mL·kg~(-1)发酵菌液)、Ⅰ-3组(1%玉米粉、120 mL·kg~(-1)发酵菌液)、Ⅱ~(-1)组(2%玉米粉、40 mL·kg~(-1)发酵菌液)、Ⅱ-2组(2%玉米粉、80 mL·kg~(-1)发酵菌液)、Ⅱ-3组(2%玉米粉、120 mL·kg~(-1)发酵菌液),每组设置5个重复,体外培养12、24、48 h后,测定培养体系的产气量、MCP及总VFA。结果表明,发酵菌液添加量为120 mL·kg~(-1)时产气量最高,其中Ⅱ-3组的产气量显著高于其他处理组(P<0.05),并且发酵饲料制作过程中增加玉米粉添加可显著提高油菜秸秆发酵饲料的瘤胃产气量(P<0.05);1%玉米粉添加量的Ⅰ-2组瘤胃MCP产量显著高于同等玉米粉添加量的其他处理组(P<0.05);随着油菜秸秆发酵饲料制作过程中玉米粉添加量的增加瘤胃总VFA产量随之增加(P<0.05),发酵菌液添加量为120 mL·kg~(-1)的油菜秸秆发酵饲料的瘤胃总VFA最高。研究表明,玉米粉添加量为1%,发酵菌液添加量为120 mL·kg~(-1)或者玉米粉添加量为2%,发酵菌液添加量为80 mL·kg~(-1)更有利于生产实践推广。     

浅谈农业废弃物厌氧干发酵的关键因子

为促进畜禽废弃物与农作物秸秆厌氧干发酵技术的推广,对以畜禽废弃物和农作物秸秆等为原料进行干发酵试验中的原料配比、接种及温度、湿度、水分等关键因子进行了介绍,以供参考。     

草粪比对甘蔗叶干法厌氧发酵产气效果的影响

以不同的草粪比配制原料,进行厌氧发酵,研究草粪比对甘蔗叶干法厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,草粪比为1∶1和2∶1的处理组产气速度快,有明显的产气高峰,在发酵前40 d就产生了大部分气体。草粪比为1∶1的处理组总产气量最高,达到1 218.46 L,甲烷含量稳定后持续25 d保持在60%以上,草粪比为2∶1的处理组总产气量849.20 L,甲烷含量持续18 d保持在60%以上,草粪比为1∶0的处理组总产气量335.50 L,甲烷含量稳定后保持在45%左右。草粪比为1∶1和2∶1的处理组总固体产气量相差不大,但明显高于草粪比为1∶0的处理组。因此,添加猪粪有利于甘蔗叶干法厌氧发酵的进行,两者混合发酵比单一发酵产气效果要好。在产气高峰之后及时更换物料,可维持较高的产气量以保证实际用气量。     

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。     

基于连续运行条件下的稻秸干法厌氧发酵中试研究

为了探索连续进料运行下秸秆干法厌氧发酵的产气情况,设计了一种适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统,研究了牛粪单发酵启动试验、不同进料方式和氮源添加下的产气特征并且进行了技术经济性分析评估。结果表明:中试装置可实现含固率为20%的秸秆物料均匀混合,提高进料效率和实现连续发酵均衡产气。发酵启动试验阶段,牛粪单发酵29 d后具备处理稻秸所需的最佳厌氧微生物体系、适宜的发酵温度等,从而使连续进料阶段快速启动。在连续进料稳定运行阶段,秸秆进料量80 kg·d~(-1)并添加猪粪(干质量)4.54 kg·d~(-1)为补充氮源,单日CH4产气量从137.28 L·kg~(-1)VS达到227.8 L·kg~(-1)VS,并能连续维持20～22 m~3·d~(-1)。对于缺乏猪粪等氮源的地区可采用一次性投加的方式,单次补充68.1 kg猪粪(干质量)且定期补充时间为20 d。研究表明,该适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统技术可行且可实现连续进出料和稳定运行产气,并产生可观的经济效益。     

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。     

减量化与资源化: 农业废弃物法律调整路径研究

目的提高奶牛粪厌氧干发酵产气效率和探究生物炭对其影响效果。方法将核桃壳在300、400、500和600 ℃下烧制成生物炭,将生物炭加入干发酵体系中,添加量为总固体(total solid,TS)质量的4%,发酵罐中总干物质质量占总发酵质量的25%,接种量为发酵反应物质总质量的30%,于中温(37±1)℃下进行发酵试验并对生物炭及发酵料液进行电镜扫描。结果600H组起到了良好的促进效果,其发酵VS产甲烷量达(183.46±2.93) mL/g,比对照组高30.52%;电镜扫描发现：500H组、600H组和CK组的微生物菌群呈聚集现象。结论相对低温条件下制备的生物炭不利于干发酵,500H组和600H组生物炭有利于干发酵。本研究为干发酵中加入生物炭的相关研究提供了支持。     

椰子废弃物干法厌氧发酵工艺研究

为解决椰子加工剩余废弃物资源的浪费与环境污染问题,进行了椰子废弃物干法厌氧发酵工艺的研究.每个试验组加入300 g椰子废弃物,发酵温度均为室温.前3组接种量分别为20％、30％、40％,第4组接种量为30％,发酵前用6％NaOH对椰子废弃物进行浸泡处理.试验结果表明,发酵原料中接种物含量越高,沼气产气量越大,且接种量为30％～40％为椰子废弃物干法厌氧发酵的最佳接种量范围.椰子废弃物经过化学预处理后,发酵启动速度加快,发酵周期缩短,沼气产量得到提高.因此,椰子干法厌氧发酵工艺的研究对解决椰子废弃物资源浪费及对环境污染等问题具有重大意义.     

不同碳氮比对牛粪秸秆干法厌氧发酵产气及肥效的影响

本研究以秸秆和牛粪为原料,猪沼液为接种物,利用实验室自行组装的厌氧发酵装置进行干法厌氧发酵试验,探讨了在保证含水率80%前提下不同碳氮比对干法厌氧发酵产沼气及沼渣造肥的影响。结果表明,不同碳氮比下的产气量及甲烷含量有明显的差异,碳氮比为25时产气量最多且甲烷含量较高。对沼渣而言,其有机质和总养分含量都大于有机肥标准NY525-2012中的相应指标,并对种子发芽未有毒性作用,具有作为有机肥的潜力。     

气相色谱测定挥发性脂肪酸的条件优化

利用气相色谱方法测定挥发性脂肪酸,运用单因素试验与正交试验相结合,对气相色谱测定挥发性脂肪酸的条件进行了初步优化.结果表明:使用FFAP毛细管色谱柱(30 m×0.32 mm× 0.5 μm)测定挥发性脂肪酸的最佳条件为:进样量1.5 μL,载气流量75 mL/min,柱温条件:程序升温(初始温度100℃、停留2 min,以6℃/min升至130℃、停留1 min,再以10℃/min升至190℃、停留2 min),进样口温度220℃,检测器温度230℃.在该条件下,测定的挥发酸组分可以完全分离且分析速度快,峰型基本对称.     

白菜渣汁混合高温厌氧发酵产沼气及微生物群落结构研究

为了探究蔬菜渣和蔬菜汁混合后对其厌氧发酵产沼气潜力的影响,并为混合蔬菜渣汁厌氧发酵工程的应用提供合理性的分析与建议.采用批量式的发酵方式,选取白菜渣汁混合物为反应原料,在高温(55±1)℃下,底物质量分数为3％、白菜渣粒径为0.85 mm,其中白菜渣加水的实验组3(白菜渣68.34 g,水331.66 mL接种物的量为120 mL) TS降解率、VS降解率、第2个日产气高峰、最高CH4含量和累积总产气量分别为56.13％、61.06％、525 mL、66.19％和3390 mL,发酵前后pH值分别为7.2和7.6均在产甲烷菌的正常pH范围,结果均优于其他实验组的对应指标.利用100 L的发酵罐对其进行连续搅拌厌氧发酵产沼气的小试放大实验并分析生物群落结构,通过高通量测序发现在纲水平上,古菌主要以甲烷杆菌纲、甲烷微菌纲为主;在属水平上,嗜热弯曲甲烷热杆菌属是反应器中最主要的产甲烷菌(占总菌量的55％～81％),甲烷八叠球菌属是第二主导的产甲烷菌属(占总菌量的16％～42％).在连续搅拌过程中,甲烷主要由甲烷八叠球菌属利用CO2和H2通过还原CO2产甲烷途径和乙酸产甲烷途径产生,即甲烷八叠球菌属对连续搅拌实验组的甲烷产生起主导作用.