低强度间歇超声处理对水稻秸秆厌氧发酵的影响

为了探索超声处理对水稻秸秆厌氧发酵的影响机理,通过研究超声处理强度和单次超声处理时间对厌氧微生物生长发育、可溶物溶出度的影响规律,初步确定了超声波声强、单次超声处理时间的有效范围。利用正交试验分析了超声处理强度、作用时间和时间间隔对秸秆厌氧发酵产气量及沼气中CH_4含量的影响规律。结果表明:在1.2 W/cm~2的声强以下,增加超声波声强可促进厌氧微生物的生长发育;0.8 W/cm~2声强处理15 min以内对提高生物量的效果较好,但长时间的超声处理会抑制细菌的生长;0.8 W/cm~2、30 min的超声处理,秸秆的溶出率可提高13.5%;超声处理强度1.0 W/cm~2、单次超声处理时间15 min、超声处理时间间隔50 min的超声处理使产气高峰提前4～5 d,同时总产气量可提高24.48%,CH_4产量提高25.92%。超声处理可促进厌氧菌的生长、加速秸秆养分的溶出以及改善发酵液的传质作用,从而提高产气效率。研究结果能为超声波在沼气厌氧发酵中的应用提供参考。     

黄贮玉米秸秆厌氧发酵产沼气试验研究

为探索生物预处理对秸秆发酵产沼气的影响,以玉米秸秆为原料,分别添加0. 5‰微生物菌剂、1‰微生物菌剂、5%木薯酒糟和10%木薯酒糟进行黄贮;研究在高温(50℃)半连续发酵条件下,黄贮秸秆厌氧发酵产沼气特征。结果表明在发酵系统总固体(TS) 8%条件下,黄贮过程中添加微生物菌剂或木薯酒糟均能显著地提高产气率;添加10%木薯酒糟的产气率高于添加1%的微生物菌剂,且甲烷含量达到最高。在秸秆沼气生产中,可通过微生物菌剂或木薯酒糟的添加改善秸秆预处理效果,提高生产效益。     

秸秆沼气发酵厌氧菌群的培养及应用

秸秆沼气发酵厌氧菌群是一个复杂的菌系,针对分离纯培养周期长、菌剂制备过程比较复杂等难点,提供了一种简便的秸秆沼气发酵厌氧菌群的培养方式——原位混合培养.①小试试验表明:接种50%培养后的厌氧菌泥,厌氧发酵原料总固体(TS)12%,在37℃下,试验B组能快速适应厌氧发酵新环境,厌氧发酵21 d时,累积产气量较试验A组高出28.39%;②中试试验结果显示:第三阶段的发酵原料中接种物的50%替换为培养后的厌氧菌泥,37℃厌氧发酵10 d,沼气池容产气率平均达到1.1 L/(L·d),累积产气量较前两个阶段的平均值高出32.46%.该方法适用于连续性沼气发酵工程,以增加沼气发酵系统中的厌氧微生物数量,增强微生物代谢活动,改善沼气发酵系统,使其保持连续稳定的产气.     

预处理促进玉米秸秆发酵试验

微生物预处理可增加沼气的产量,但实验室培养菌种的成本较高,笔者采用堆放新鲜玉米秸秆的预处理法,对堆放厚度、堆放时间对微生物活性和浓度进行比较,并对堆放前后的化学成分测试比较。采用自行设计的可控性干式厌氧发酵装置,对预处理前后的玉米秸秆分别与牛粪、污泥作为接种物进行发酵,对玉米秸秆中纤维素变化及产沼气效果进行试验研究。试验结果表明：堆放20 d中层玉米秸秆酶活数值较高,且此玉米秸秆中纤维素、木质素、半纤维素的质量分数比未经处理的分别减少了5.8%、16.8%和5.7%,中温干式发酵实验中,玉米秸杆与牛粪质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高24.4%;玉米秸杆与污泥质量为1∶1混合发酵时,堆放预处理后累计产气量比未预处理前累计产气量高23.27%。     

基于不同时间碱液预处理条件下厌氧发酵物料的转化

碱液预处理法操作简便、木质素去除效果显著,是目前较为常用和有效的秸秆预处理方法。本研究以玉米秸秆为原料,采用较低浓度碱液(1.2 %)预处理,分别测量预处理2 d、4 d、6 d、8 d、10 d后的原料中纤维素、半纤维素和木质素的变化水平,选择COD、产甲烷率、产气率等指标对比分析不同预处理时间对于发酵产气率的影响及物料平衡情况,为探求预处理和厌氧发酵过程中物料转化原理、碱液成分分析以及碱液回收利用等研究方向提供参考依据。结果表明,预处理2 d的条件下,破坏木质素纤维结构所析出的半纤维素占比最高为11.93 %,半纤维素得到最大程度解离是高产气率的重要原因之一,同时该条件下COD浓度最高达到17.93 g/L,秸秆损耗率最低,仅占15.24 %。厌氧发酵实验中,预处理2 d后的原料产气率最高为49.43 %,能够满足在高产气率的前提下,实现缩短预处理时间和提高产气效率的双重效果。     

复合菌剂预处理对秸秆厌氧发酵的影响

目的对批式中温厌氧发酵进行秸秆处理研究。方法采用复合菌剂预处理玉米秆、小麦秆和稻草。结果经过复合菌剂预处理后,3种秸秆的碳氮比从原来的52∶1,80∶1,58∶1下降到44∶1,48∶1和43∶1;玉米秆、小麦秆和稻草27天的累计产气量分别提高12.33%,16.08%和15.78%,累计产甲烷量分别提高23.4%,38.9%,23.9%。平均甲烷含量分别提高9.22%,12.68%和9.11%,每克干物质产甲烷量分别提高了22.11%,37.42%和24.28%,挥发性固体去除率分别提高20.51%,20.76%和21.86%。结论复合菌剂预处理可以提高秸秆的产气速率和产甲烷量。     

双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵工艺参数优化

为了提高秸秆厌氧消化的产气量以及产气效率,采用双频超声波与稀碱相结合的预处理方法对玉米秸秆进行预处理,研究了玉米秸秆质量、超声作用时间、单/双频以及稀碱(2%Na OH)预处理时间对玉米秸秆厌氧消化性能的影响,得到双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵的最佳工艺参数为:秸秆质量52 g,双频超声作用,作用时间30 min,稀碱预处理1.5 d。实验结果表明:采用双频超声最优预处理条件下的厌氧发酵效果最佳,比经稀碱预处理的玉米秸秆沼气产量提高18.00%,甲烷产量提高35.71%,厌氧消化时间缩短21.21%,比单频超声联合稀碱预处理玉米秸秆沼气产量提高12.80%,甲烷产量提高18.32%,厌氧消化时间缩短10.34%。     

专用发酵剂降解玉米秸秆饲料的工艺优化

秸秆经过发酵剂发酵,可使粗纤维降解为小分子物质。同时,经乳酸菌、醋酸菌等作用产生大量有杀菌抑菌作用的有机酸,使得秸秆饲料得以长期保存。目前,市售的专用发酵剂是一种浓缩型菌种,其并未对特定秸秆发酵条件进行具体说明。本试验采用专用发酵剂对玉米秸秆进行发酵降解,利用二次通用旋转回归试验设计,优化发酵剂降解玉米秸秆的工艺条件。试验结果表明:玉米秸秆经专用发酵剂降解,其最佳工艺条件是发酵时间5.3 d,发酵温度31.4℃,含水量62.0%,接种量1.87%。在上述条件下,玉米秸秆中粗纤维的降解率可达44.69%。     

秸秆高温干式厌氧发酵的产气特性研究

试验用作物秸秆与活性污泥混合厌氧发酵制备沼气,研究了活性污泥与麦秸、玉米秸和稻草高温干式发酵的产气规律,加N素调节碳氮比(C/N)及添加生物炭对产气的影响.利用作物秸秆与活性污泥投加量1∶1,厌氧发酵原料总固体(TS)20%,在55℃下厌氧发酵.试验数据表明:1)产气从第5 d产气量开始增加,峰值均出现在第6~9 d,发酵15~25 d产气较为稳定,随后产气量缓慢下降.厌氧发酵7 d时,沼气中甲烷含量均能达到60%左右.按厌氧发酵时长45 d计算,稻草的产气量最大,单位TS累积产气量达到413.7 mL·g~(-1);玉米秸和麦秸的单位TS累积产气量分别为365.2 mL·g~(-1)、345.2 mL·g~(-1).2)调节发酵液的C/N至30∶1,可有效缩短沼气启动时间1~2 d;在沼气发酵微生物活性较低时,表现最为明显,可缩短沼气启动时间≥3 d且累积产气量最高可提高44.9%.3)在厌氧发酵液中添加4%(按发酵秸秆干基计算)的生物炭,并调节发酵液的C/N至30∶1,对麦秸厌氧发酵产气而言,累积产气量可提高38.5%,玉米秸和稻草的累积产气量分别提高6.2%和8.0%.     

微生物菌剂与冰草联合修复含油污染土壤

从陕西姬源油田污染严重的土壤中富集培养、筛选分离得到8株降解石油菌,向土壤中添加上述8株菌组成的混合菌剂,通过63 d盆栽试验,利用微生物菌剂与冰草联合作用修复石油污染土壤,测定土壤中降油率、微生物数量和脱氢酶活性;并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)分析石油中正构烷烃组分的降解情况研究植物-微生物联合修复油污土壤。试验结果表明:植物与微生物菌剂联合作用修复能力大于单一植物修复能力,并且含油质量分数直接影响修复性能;经63 d植物与菌剂联合修复质量分数为3%含油土壤,降油率达81.48%,比单一植物降油高43.04%;土壤微生物数量、脱氢酶活性的增加有利于原油降油;微生物-植物联合作用对高碳数烷烃的降解作用大于低碳数烷烃的降解作用,15 d的降解率平均可达60%以上,加菌后正二十三烷和正三十三烷的降解率分别较对照组提高了34.7%和25.3%。     

一种纤维素降解复合菌剂在羊粪堆肥中的应用效果评价

为进一步提高堆肥物料中纤维素的降解效率,缩短堆肥时间,研究将前期复配的纤维素降解复合菌剂M(M)接种羊粪和秸秆混合物,并开展好氧堆肥发酵试验,分析菌剂M羊粪堆肥发酵的效果.结果表明,添加菌剂M发酵后,与空白对照组(CK)相比,堆体的升温(50℃)时间缩短了1 d,高温阶段延长了2 d,腐熟周期缩短了4 d.堆肥结束(25 d)时,添加菌剂M处理组的碳氮比(12.77)显著低于CK组(16.44)(p0.05),而且种子发芽指数(98.20%)、全氮(23.37 g·kg~(-1))、P2O5(13.13 g·kg~(-1))、K2O(51.12 g·kg~(-1))、纤维素降解率(28.33%)和半纤维素降解率(38.32%)均显著高于CK处理组(p0.05),总养分(8.76%)达到国家有机肥料标准(≥5%).酶活测定表明,堆肥过程中,添加菌剂M处理组的滤纸酶(FPase)、羧甲基纤维素酶(CMCase)和β-葡萄糖苷酶(β-Gase)均显著高于CK处理组的(p0.05).其中,在发酵高温阶段(4～8 d)时的酶活最高,分别为57.80、10.41 U·mL~(-1)和75.77 U·mL~(-1).将菌剂M与市售促腐菌剂R(菌剂R)混合的菌剂MR堆肥,各项指标均优于菌剂M和菌剂R单一处理组的.除纤维素降解率外,菌剂M和菌剂R处理组的其它各项指标之间无显著差异(p0.05).试验利用复合菌剂M进行羊粪堆肥发酵可以明显降低堆体物料的纤维素和半纤维素,提高堆肥营养,缩短堆肥时间,发酵后的有机肥可用于农业生产.     

耐低温降解生物质废弃物复合菌剂的混料设计优化

 为了筛选制备耐低温高效降解农业生物质废弃物的复合菌剂,在已获得的耐低温木质纤维素降解菌群A25-3 的基础上,采用混料设计(mixture design)对复合菌比例进行优化,通过测定菌群A25-3、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和绿色木霉(Trichoderma viride)不同比例搭配对纤维素酶(CMCase、滤纸酶和外切葡聚糖酶)、蛋白酶和α-淀粉酶活性的影响,建立了各菌株(群)搭配比例与试验指标之间的回归方程。使用Design Expert 8.0 软件的优化功能对满足所有期望的响应值进行优化,得到复合菌的最优配比(质量分数)为绿色木霉37.24%,菌群A25-3 67.76%。对该最优比例进行验证试验,得到的结果与预测值基本一致。秸秆降解试验表明,固体复合菌剂可高效降解秸秆,有效提高堆肥体系的温度,在低温环境下的堆肥和秸秆腐熟具有很好的应用前景。     

绿氧与NaOH组合处理对玉米秸厌氧消化性能影响

用绿氧(GO)与NaOH组合对玉米秸秆进行预处理,研究了不同GO添加量对玉米秸厌氧消化产气性能的影响。结果表明:绿氧与NaOH组合预处理可使产气高峰提前,在2%NaOH中分别添加0.05%GO(1#)和0.1%GO(2#)的预处理样品T80时间为31 d和34 d,比2%NaOH预处理样品(3#)分别缩短了5 d和2 d;总产气量较3#样品都有明显的提高,其中1#样品总产气量为40750mL,是3#样品的1.1倍;其反应后总固体(TS)、挥发性固体(VS)减少的也最多,分别由32.8%和47.8%提高到了37%和50.9%。因此,绿氧(GO)与NaOH组合可以提高秸秆的可生物降解性和发酵产气率。     

白腐菌对小麦秸秆腐熟的增效作用

采用室内堆肥试验,考察白腐菌对小麦秸秆的腐熟作用.结果表明：添加白腐菌的各处理均明显好于对照处理.与自然发酵的CK1相比,腐熟时间由30天,缩短为14天.与加了腐熟剂的CK2比较,发酵时间提前2-4天.腐熟剂处理木质素降解率为21.1％,添加白腐菌的T3处理降解率可达64.5％,较单独腐熟剂的对照处理降解率高43.5％.且综合考察秸秆腐熟效果,初步确定白腐菌添加量为10ml/750g.     

复合菌制剂对有机废水处理的研究

利用复合菌剂处理有机废水既可提高有机物的降解效率,又可获得生物有机肥料。研究明确了光合细菌、乳酸菌和酵母菌混合培养过程中的最适生长条件,包括生长基质中最大化学需氧量(COD)不高于10 000mg.L-1以及其它条件,如光照强度、pH值、菌种接种量、菌种的混合比例等。经过混合菌剂处理后,有机废水中的有益微生物数量显著增加,而有害微生物受到抑制。COD、总氮(TN)、总碳(TC)和铵态氮(NH3-N)的降解率分别达到87.1%、70.5%、53.9%和90.8%。这些结果显示,3种菌混合处理可有效降解高浓度有机废水中的有害物质,同时获得高浓度的有益菌群。     

牛粪与玉米秸秆配比对混合厌氧发酵速率的影响

为了研究牛粪与玉米秸秆的不同配比(以下简称粪秆配比,以挥发性固体(VS)计算)对厌氧发酵速率的影响,初步确定影响发酵产气限速的因素,在中温(38±1)℃条件下,以厌氧颗粒污泥为接种物,以不同配比的牛粪与玉米秸秆为底物进行混合厌氧发酵,测定日产气量、沼气中CH_4与CO_2的浓度、沼液中的总碳(TC)、挥发性脂肪酸(VFAs)浓度和pH值。结果表明,粪秆配比为2∶1时,水解速率常数、单位基质产甲烷量和生物转化产甲烷效率最大,其值分别为0.043 7d~(-1),271.93mL/g,71.59%。发酵初始(第1日)VFAs中乙酸浓度与牛粪比例成正比,发酵中期(第5日)丙酸积累浓度与秸秆比例成正比。发酵周期内粪秆配比与限速阶段的关系:第1日,秸秆比例越大,产气限制阶段越倾向于水解酸化阶段,第2-15日,秸秆比例越大,产气限速阶段越倾向于产氢产乙酸阶段;第16-30日,各组发酵产气限制阶段均为水解酸化阶段。该试验重点对粪秆配比与产气限速因素的关系进行研究,为进一步提高混合厌氧发酵产气效率提供了理论和试验依据。     

KOH预处理玉米秸秆与猪粪混合厌氧消化过程中性能参数变化规律研究

为了探究KOH预处理玉米秸秆与猪粪厌氧消化过程中性能参数的变化规律,采用间隔卸料的方式在中温条件下进行厌氧共发酵,结果表明：预处理玉米秸秆与猪粪混合后可以改善产气性能,提高厌氧消化效率。经KOH预处理后的玉米秸秆与猪粪混合原料的产气高峰比未预处理的玉米秸秆与猪粪混合原料的产气高峰提前了3~6 d,产气速率和累积甲烷产量分别比未预处理组提高了9.6%~65.6%和13.8%;预处理可使原料消化更彻底,有机物去除率达到71.1%;修正后的Gompertz方程能较好地反映厌氧消化产甲烷过程,其中预处理组的产甲烷率速率（基于挥发性固体含量）比未处理组提高了8.8%。因此,采用KOH预处理玉米秸秆可以提高混合厌氧消化的产甲烷性能。     

玉米秸秆利用中木素质降解的研究

为了使玉米秸秆得到充分的利用,用化学法处理玉米秸秆,并对其木质素含量的变化进行了测定。结果表明;NaOH与氧化剂复合处理法对玉米秸秆中的木质素降解最强,降解率最高可达74％;用氨气、尿素处理降解率可达20.3%和13.4%。     

纤维素分解复合菌生物预处理秸秆优越性研究

通过驯化得来一组酶活较高较稳定的纤维素分解复合菌,使用该组复合菌和高效黄绿木霉分别预处理秸秆后再进行两相厌氧发酵。其中复合菌处理的实验组产气量比未处理组高33.3%,比木霉处理组高41.9%,甲烷转化率可达47.6%。实验结果表明,复合菌实际生产中有广阔前景。     

稻草秸秆厌氧发酵接种物的驯化初步研究

通过分析接种物培养液的产气率、产甲烷率、pH值和挥发酸（VFA）等指标的变化情况,比较研究了室温（22±212）条件下磷酸盐添加对秸秆厌氧发酵接种物驯化的影响．研究结果表明,培养液产气情况稳定,接种物活性在驯化15d后迅速上升,并在发酵前期和中后期先后出现两个产气高峰;与对照组相比,添加磷酸盐的培养液的产气高峰出现较早,且总产气量略高;磷酸盐对厌氧微生物的营养结构有一定的调整作用．