木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究

木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究

浦跃武,刘坚　(华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州510006)

摘要　研究了木薯渣的酸化特性和不同接种率(60%、70%、80%)对厌氧发酵产沼气的影响。试验结果表明,木薯渣极易酸化,但厌氧发酵甲烷化是可行的,在试验采用的接种率中,70%的接种率能调控发酵系统的pH 、VF A 浓度在正常范围,产气能顺利启动和进行,产气率和最高甲烷含量分别为249.35m l/g VS 和48.16%,优于其他两组,为木薯渣厌氧发酵产沼气的深化研究和应用提供了参考依据。关键词　木薯渣;酸化特性;接种率;厌氧发酵;沼气中图分类号　S216.4 文献标识码　A 文章编号　0517-6611(2009)29-14308-03Study on B ioga s Production of Ca ss ava D regs by Anaerobic Ferm enta tion

PU Y ue 2wu et a l (School of B ioscience and B ioengineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong 510006)Abstract The acidification characters of cassava dregs and the i m pact of different inoculation rate (60%,70%and 80%)on the biogas p roduction by anaerobic fer mentati on were studied .The experi m ental results show that the acidification of cassava dregs was very easy and quick,but methanati on by anaer obic fer mentati on was feasible .Among the inoculation rates used in the experi ment,70%inoculation rate can control pH and VFA concentration in nor mal range,gas p roducti on can start and keep s moothly,the gas p r oducti on rate and maxi m um methane content were 249.35m l/g VS and 48.16%res p.,which were better than the other t wo gr oup s .This study p rovided reference basis for the further research and app lication of biogas p roducti on of cassava dregs by anaer obic fer mentation .

Key words Cassava dregs;Acidification characters;I noculati on rate;Anaer obic fer mentation;B i ogas

基金项目　木薯原料生产酒精、淀粉、变形淀粉污水综合治理及利用研

究开发(桂科攻08150042223)。

作者简介　浦跃武(1964-),男,云南宣威人,博士,副教授,从事发酵

工程和污水处理研究。

收稿日期　2009202203

在我国广西、福建等地木薯是一种重要的提取淀粉的原料,木薯渣则是木薯淀粉厂提取淀粉后的残渣,这种副产物每年达到数十万吨,而木薯渣在贮放过程中会发生酸化(pH 值3.5～4.0),产生的腐败气味污染厂区及周边大气环境,因此木薯渣的处理和应用成了木薯淀粉厂亟需解决的问题。虽然目前木薯渣有用于制作饲料、培养真菌以及发酵酒精和柠檬酸等方面,但是在工业上实际应用很少。近几年,对于利用城市垃圾、农业蔬菜废弃物等通过厌氧发酵制取清洁能源—沼气的研究已成为热点

[1-2]

,木薯渣的高有机物含量、

高含水率的特点适宜采用厌氧生物发酵处理。

鉴于木薯淀粉渣有机物主要为碳水化合物,包括淀粉

(66%)、纤维素(21%)、半纤维素(7%),蛋白质含量低(4%),其中淀粉含量很高且易被厌氧菌利用降解,属于高水

解系数物质

[3]

。因此,该试验欲先进行木薯渣酸化试验了解

木薯淀粉渣的酸化特性,根据酸化特性进一步摸索接种率对木薯渣厌氧发酵过程中的pH 值、VF A 浓度、产气量及甲烷含量的影响,以期选出适宜的接种浓度使木薯淀粉渣厌氧发酵甲烷化顺利启动和进行,达到产气快,产气量多和甲烷含量高的效果,为木薯渣厌氧发酵的进一步研究和资源化利用提供一定的理论基础。

1　材料与方法

1.1　试验原料　试验所用材料是来自广西壮族自治区某

市某木薯淀粉厂的木薯淀粉残渣,取回后装袋,于冰箱4℃冷藏备用,取样测定原料理化性质为:含水量85.72%,VS

98.05%TS,淀粉含量657.4mg/g,总纤维素284.4mg/g,总N 6.7mg/g,C /N 68.78,pH 值3.80。

1.2　接种污泥　接种污泥取自华南理工大学生物科学与

工程学院处理木薯酒精废水的UAS B 反应器中的厌氧消化

污泥。经测定TS 为11.62%,VS 为79.62%,pH 值为7.04。

1.3　试验装置与工艺流程　试验装置是该实验室自行设

计的小型厌氧发酵装置,试验装置见图1,采用500m l 抽滤瓶作为厌氧发酵瓶,瓶口配橡胶塞密封,在胶塞上打出输气孔,瓶侧身支口作为取样口,集气瓶和集水瓶均为1L 的广口瓶,集气瓶配上胶塞,胶塞上打出进气孔、取气孔和导水孔,各瓶之间用玻璃导管和硅胶管连接,

并用凡士林密封。

图1　厌氧发酵试验装置示意

F i g .1　The equi p ment of anaerobi c fer ment ati on exper i m ent

工艺流程为:经调节的发酵原料和接种污泥加入到发酵瓶密封,置于调节好温度的摇床内。发酵原料在密封的发酵瓶中进行厌氧发酵,发酵过程中产生的气体经导气管导入到装满饱和食盐水的密封集气瓶中,每日定时测量集水瓶中的食盐水体积得日产气量。从发酵瓶侧身支口取发酵液进行参数测定,采用注射器从取气孔抽取气体样品进行气体成分分析,每次取完气体样品后,将集气瓶再次注满饱和食盐水,防止各研究时间段的气体混合。

1.4　试验设计　该试验污泥接种率均采用固体干重比:污

泥干重TS/(污泥干重TS +原料干重TS )。酸化试验:污泥和原料以接种率20%混合,用尿素调节C /N 比至28,以8%的总固体含量于(35±1)℃条件下恒温发酵,总试验时间为32

d,每2d 测定系统VF A 浓度和pH 值变化。接种率影响试

验:试验采用1次进料发酵方式进行,设接种率为60%、

责任编辑　王淼　责任校对　卢瑶

安徽农业科学,Journal of Anhui Agri .Sci .2009,37(29):14308-14310

70%、80%3个试验组,每组3次重复,由于该试验污泥经处理不再产气,因此不设置空白对比组。用尿素调节每组C /N 比至28,NaHC O 3调节每组初始pH 值至7左右,发酵温度设为(35±1)℃,发酵液总固体含量为8%,试验时间共持续24

d,每天启动摇床2次,每次1h,转速为80r/m in,每天取气

样,每2天取1次液样,进行参数测定。

1.5　测定项目与方法　pH 值测定:PHS -3C 型pH 计精确

测定;挥发性脂肪酸(VF A )浓度测定:分光光度法[4]

;日产气

量测定:排饱和食盐水法[4]

,气体甲烷含量测定:Na OH 碱液

吸收法

[4]

。

2　结果与分析

2.1　酸化试验过程中VFA 浓度和pH 值的变化　酸化阶

段是发酵过程中非常重要的一步,对整个厌氧处理系统的高效稳定运行至关重要。若是投料量太大,有机负荷过高,或是物料有机质含量过高,必将使酸化阶段加快,促使有机酸大量积聚,pH 值急剧下降。pH 值过低,将直接影响到产甲烷菌的生长,导致产甲烷阶段无法进行

[5]

。该试验经过32d

的厌氧酸性发酵,由图2看出,原料初始VF A 浓度低只有

3.183mmol/L 。发酵开始至第12天,VF A 浓度迅速上升达

到127.83mmol/L,此后VF A 缓慢上升,最终达到144.5

mmol/L 。发酵液pH 值变化与VF A 浓度变化呈现一定的负

相关性,前12天随着VF A 的急剧积累,pH 值迅速下降至

3.53,

此后呈缓慢下降趋势,最终pH 值保持在3.36。

图2　酸化试验过程VFA 、pH 值的变化曲线

F i g .2　The change curves of VFA and pH i n the aci d i f i cati on ex 2

peri m en t process

试验结果显示,木薯渣极易酸化,在8%的固体含量条件酸化历程中,酸化初期pH 值剧降,而后期亦未出现回升,这是由于木薯渣的主要成分是具有高水解系数的淀粉,易于被产酸菌迅速利用转化为酸,使pH 值剧降,同时由于系统氮含量低,碱度低,对VF A 的缓冲能力很弱,致使pH 值无法回升。在酸化过程中,产气一直未启动,说明甲烷菌受到强烈抑制,看出原料酸化初期pH 值迅速下降是抑制系统进一步甲烷化的主要原因。酸化试验结果为下面的接种率影响试验提供了科学参考,应较大地提高厌氧生物接种率来使厌氧发酵产甲烷进程顺利启动。

2.2　不同接种率试验组发酵过程中pH 值及VFA 浓度的

变化　由图3可看出,虽然在发酵初始经C /N 和pH 值调节,各体系初始pH 值均在7左右,但随着发酵进行,出现了不同变化走势,接种率为60%的试验组,pH 值在短时间内剧降,pH 值第8天降至4.56,并基本维持在这一水平。同时观

察到接种率为60%试验组初期酸化达最低值的时间比酸化试验组更快,但最低pH 值没有酸化试验组低。这可能是因为接种量的加大,使发酵原料更快地被利用,VF A 积累加快,

pH 值下降速度加快,而接种率高使发酵体系的碱度提高,对

挥发性酸有一定的缓冲能力,加之接种率高使得发酵原料相对减少,因而pH 值未到酸化试验的最低值。但是60%的接种浓度仍不能调控系统的pH 值的变化,一直处于严重的酸化状态,发酵料液成灰黄色,发出浓烈的酸臭味,甲烷化一直没有开始。接种率为70%的试验组发酵前8天,pH 值一直下降,第8天降至最低值5.15,然后开始回升并最终稳定在

6.9左右。接种率为80%的试验组pH 值变化趋势与接种率

为70%的相似,其pH 值回升时间早于接种率70%的试验组,最终稳定在7左右,其发酵过程中pH 值是4个试验组中最高的。由此看出

,接种率达到70%及以上,发酵系统的pH 变化可以得到理想的调控。

图3　发酵过程中pH 值的变化曲线

F i g .3　The change curve of pH value dur i n g the fer men t a ti on

process

由图4可看出,4个试验组的进料VF A 浓度差异不大且都较低,进料后,有机物开始水解,水溶性的小分子有机物含量增多,产酸菌迅速繁殖生长,发酵产酸旺盛,因此,发酵初期,VF A 浓度均快速上升,接种率为60%的试验组初期累积的VF

A 浓度为114mmol/L,而70%、80%初期累积的VF A

图4　发酵过程中VFA 浓度的变化曲线

F i g .4　The change curve of VFA concentrati on duri n g the fer 2

men t a ti on process

浓度均低于此浓度,分别为84和78mmol/L,此后,接种率为

70%、80%试验组的VF A 浓度开始较快下降,而60%的试验

组仍维持在原浓度,在后期少有下降,第24天VF A 浓度仍高达106mmol/L,一直处在严重酸化状态,抑制了产气。接种

9

034137卷29期 浦跃武等　木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究

率为70%、80%的VF A 浓度变化特点说明了反应过程中多种厌氧菌能相互协同发展,代谢产物不易积累,使整个反应过程中的菌群代谢活性都能充分发挥出来

[6]

。

2.3　不同接种率试验组发酵过程中的产气及甲烷含量变

化情况　由图5可知,3个试验组在前几天均有不同程度的产气,这是因为所用污泥含有大量水解菌、产酸菌和产甲烷菌,而中温有利于各种厌氧微生物的生长发育,因此发酵开始后一段时间即开始产气。但接种率为60%的试验组在发酵前2天产气后一直未再产气,产气过程失败,这可能是由于接种率不够无法调控反应体系的pH 值及VF A,导致过高的VF A

浓度使产甲烷菌中毒所致。

图5　发酵过程中日产气量的变化曲线

F i g .5　The change curve of da ily bi ogas producti on dur i n g the

fer men t a ti on process

接种率为70%、80%的试验组在各自pH 值回升3d 左右后开始再次产气,两组的产气速率变化大致相似,呈先逐步上升后下降趋势。接种率为80%的试验组产气高峰到来时间早于接种率为70%的试验组,但持续产气时间没有接种率为70%的试验组长,为11d,产气率为242.16m l/g VS,而接种率为70%的持续产气时间达到15d,产气率为249.35

m l/g VS 。从图6可以看出,接种率为70%的试验组的产气情

况优于其他两组,发酵全过程,3组的总产气量分别为264、

2781和2201m l 。由图7可知,各组发酵初期产气中甲烷含

量都较低,在15～26,这是因为发酵开始时,厌氧菌利用发酵液里易利用的有机质进行快速的生长繁殖,致使代谢产生的

CO 2远高于CH 4。接种率为70%、80%的试验组进入正常产

气阶段后,初期,VF A 浓度快速下降使产甲烷菌的活性增强,且产甲烷菌的数量随VF A 的消耗而大大增加

[7]

,产气中甲

烷含量迅速上升,并且稳定的最高甲烷含量产气维持了4～5

d,此后,甲烷含量开始下降,这可能是由于到发酵后期有机

物已被大量降解使产甲烷菌营养不足而活性降低和死亡所致

[8]

。接种率为70%、80%的试验组的最高产甲烷含量分别

为48.16%和44.24%。根据《污水、污泥处理》中分析,碳水化合物分解后的理论产甲烷含量为50%左右,木薯渣属于高碳水化合物、低蛋白质原料,该试验所得其最高产甲烷含量与理论产甲烷含量相符,同时与相似的废弃物厌氧发酵产气的研究结果相似,刘荣厚等在蔬菜废弃物厌氧发酵试验中最高甲烷含量为42.814%

[9]

。对3个试验组的产气量、产气率

和甲烷含量进行比较分析,接种率为70%的试验的结果最优,接种率增大到80%并没有再提升发酵产气效果,反而略低于接种率为70%的试验组,因此,70%的接种率更加符合

木薯渣发酵产气量多,

产甲烷含量高的要求。

图6　不同接种率试验组总产气量比较

F i g .6　The co mpar ison of tot al bi ogas producti on i n test groups

w ith di fferen t i n ocul ati on

rate

图7　发酵过程中甲烷含量的变化曲线

F i g .7　The change curve of methane con ten t duri n g the fer men 2

t a ti on process

3　结论

木薯渣极易酸化,发酵初期pH 迅速下降对厌氧发酵甲烷化不利;木薯渣厌氧发酵产甲烷是可行的,接种率是影响启动木薯渣厌氧发酵甲烷化的主要因素,通过提高接种率可以实现对发酵系统的pH 值和VF A 变化的理想调控。在

70%接种率条件下,木薯渣的厌氧发酵甲烷化可以顺利启

动,产气率和最高甲烷含量分别达到249.35m l/g VS 和

48.16%,再提高接种率对发酵体系的产气效果影响不大,在

对发酵体系不做其他调试(如调节pH 值等)的情况下,70%的接种率能保证木薯淀粉残渣厌氧发酵产甲烷的顺利启动和进行。参考文献

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1341 安徽农业科学 2009年

几种沼气厌氧发酵工艺比较剖析

塞流式工艺 塞流式工艺细分有两种，一种是普通的塞流式反应器（PFR），另一种是改进的高浓度塞流式工艺（HCF）。 1.塞流式反应器（PFR） 图1 （1）原理 PFR也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端排出。消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。PFR反应原理及结构见图1。这种工艺能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间。许多大中型

畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。 （2）特点 优点：适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，固体含量可以提高到12%；用于农场有较好的经济效益；不需要搅拌；池形结构简单，运行方便，故障少，稳定性高。 缺点：固体物容易沉淀池底，影响反应器的有效体积，使HRT和SRT降低，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接种物；因该反应器占地面积或体积比较大，反应器内难以保持一致的温度；易产生厚的结壳。 2. 高浓度塞流式工艺（HCF） （1）原理 HCF是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。厌氧罐内设机械搅拌，以塞流方式向池后端不断推动，HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口，在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。 （2）特点 进料浓度高，干物质含量可达8％；能耗低，不仅加热能耗少，而且装机容量小，耗电量低；与PFR相比，原料利用率高；解决了浮渣问题；工艺流程简单；设施少，工程投资省；操作管理简便，运行费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可）；没有预处理，原料可以直接入池；卧式单池容积偏小，便于组合。

木薯价值

木薯作物 木薯块根的营养成分分析和评估 木薯植株由块根（鲜薯）、茎干、叶片三部位组成，各部位所含有的成分，蛋白质、淀粉质、纤维、氢氰酸毒素等，因品种的不同，而有所差异。 首先：木薯块根新鲜状态含有大量氢氰酸毒素，因此需要进行脱毒加工处理，木薯干粉则含毒素较少，但是由于密度小，易造成饱腹感，加上一些木薯品种中含有脂肪氧化酶，会造成脂肪过氧化进而影响家禽肉质和蛋品着色，故雏鸡、肉鸡饲料中应该少使用，使用量在30%以内，而在育肥猪中，由于胃容量大，所以可以用到50%。 一、木薯块根的常规营养成分 木薯块根 木薯块根富含淀粉等碳水化合物、蛋白质、脂肪，和维生素（维生素A、维生素B1、维生素B2）等营养成分。 鲜木薯块根中含有淀粉一般为24～32%，最高可达到33%；据测定，鲜木薯含水分70%左右、淀粉21.5%、糖分5.1%、粗蛋白质1.1%、粗脂肪0.4%、粗纤维1.1%、灰分0.5%、菜豆苷(又称亚麻苦苷)0.01～0.04%。 木薯块根风干片中，含有：淀粉72.6～76.6%、水份13～14%、蛋白质2.8～3.9%、油脂0.8%、粗纤维3.3%、钙0.07%、磷0.05%、灰份2.4%。 不过，上述成分中，会因为品种的不同，栽培方法的不同，施用肥料的不同，土壤状况和收获时期等的不同，而有所差异。 木薯鲜薯中的毒素含量：新鲜的木薯根茎含有一种生氰糖苷，名为亚麻苦苷，当根茎损坏或破碎成小块时，其中的亚麻苦苷就会在亚麻苦苷酶的作用下被水解为葡萄糖和氢氰酸。释放出来的氢氰酸会蒸发到空气之中，因而木薯制品中的氢氰酸水平是很低的。 鲜薯中的氢氰酸含量一般在30～100毫克/千克，也因为品种的不同，而有所差异。 食用品种的木薯中，毒素的含量是极低的，如面包木薯、蛋黄木薯等品种。人如果食用了氢氰酸含量高的木薯，容易发生中毒，轻度中毒发生呕吐，严重的会危及生命安全。 二、木薯块根的能量营养 1、木薯可以作为饲料中能量的供应原料。 木薯几乎是生产碳水化合物和产生热能最高的作物，以我国薯类和谷实类平均产量计算，每公顷产品产生热能分别为：粟259.5万卡，玉米499.5万卡，小麦558万卡，红薯660万卡，木薯1110万卡。每千克鲜木薯含消化能（DE）1.2兆卡，干木薯粉达3.18Mcal/kg。与玉米粉的能量值相当，只是粗蛋白质低于玉米，同时不含有黄玉米所含有的家禽着色素，如果能与少量的豆粕等进行配合，完全可以代替等量的玉米粉，用于饲料配合，服务于养殖业，这方面泰国在木薯干粉用于养殖业的实践值得我们借鉴，泰国已经在养殖业中大量使用木薯干粉，用于代替玉米粉，由于木薯的种植对土壤和肥力要求都不高，生产成本远低于玉米，所以，使用木薯干片粉或木薯干粒代替玉米粉的课题，能大大缓解饲料价格高企给养殖场带来的压力。

年产600吨薯渣固态发酵生产单细胞蛋白饲料工厂设计

摘要 马铃薯渣污染问题一直困扰着马铃薯淀粉行业广大厂家，以马铃薯渣固态通风培养单细胞蛋白的技术在解决此问题上有良好的应用前景。 本方案设计了年产600吨以马铃薯渣为原料固态通风培养生产单细胞蛋白工厂，方案对工艺及主要设备进行了设计论证，并绘制了全厂工艺、主要设备及厂区平面布置图等图纸。

Abstract The potato residue pollution problem has been perplex the potato starch factorys. The technique of fermenting potato residue into single cell protein(SCP) was considered a good way to solve the prblem. This project designed a factory to produce 600t SCP per year ,using potato residue as the raw material well ventilated to produce SCP. the project carried on the design argument to the craft and the main equipments, and draw diagram papers such as whole factory craft,main equipments and the factory area flat surface diagram etc. 第1章绪论 我国马铃薯种植面积达7000万亩，居世界第一位，有数据显示，2005年全国总产量为7086.5万吨。目前，马铃薯生产淀粉及利用淀粉进一步深加工是马铃薯增值的主要途径，但是马铃薯淀粉生产在产生巨大经济效益的同时，也带来了马铃薯渣污染这个不可忽视的环境问题，如何妥善解决此问题，达到马铃薯产业经济效益环境效益双丰收，是行业内一个重大课题。 统计显示，我国马铃薯淀粉企业每年产生的薯渣大约有800万吨。由于马铃薯渣蛋白质含量低，粗纤维含量较高，营养价值不高，适口性不好，饲喂效果差，将薯渣作为饲料应用并不是解决问题的方法，即使应用，也只能消化部分薯渣，不能完全解决问题。 菌体蛋白是一种营养价值很高的饲料，某些特殊菌种生产的蛋白饲料由于菌种原因，还具有特殊香味。实验表明，菌体蛋白饲料的饲喂效果比玉米、豆粕要好，与鱼粉饲喂效果相当。在多种禽畜及水产养殖动物的饲喂实验中均有优良的表现。

木薯粉的成分分析及有毒物质的危害

（十）以干木薯粉作为饲料配料的全价饲料配方 1、关于木薯干粉用于饲料的有关毒素问题。 新鲜的木薯根茎含有一种生氰糖苷，名为亚麻苦苷，当根茎损坏或破碎成小块时，其中的亚麻苦苷就会在亚麻苦苷酶的作用下被水解为葡萄糖和氢氰酸。释放出来的氢氰酸会蒸发到空气之中，因而木薯制品中的氢氰酸水平是很低的。 木薯植株中含有的亚麻苦苷等本身并不表现出毒性，但含有亚麻苦苷的木薯植株，在被破坏（如切碎打碎等）、被动物采食、咀嚼后，在适宜的条件（温度湿度）下，亚麻苦苷（即氰苷）与木薯植株中共存的糖苷酶的分解作用下，水解而产生氢氰酸，并从而引起毒性。 据chen(1934)报道：氰化物的致死量为每千克体重0.5～3.5毫克（成年人的致死剂量为50毫克）。例如人如果采食即使是甜味品种的木薯，当然是指没有经过任何脱毒处理的鲜木薯，则采食量达到500克时，即有可能有生命危害。 牛食下0.5-0.6克时，就有可能会在0.5-24小时内致死。所以，我们无论是食用、作饲料或工业原料，都应该进行对木薯去毒的处理，切不可掉以轻心。 中国饲料卫生标准中规定：氰化物(以氢氰酸计)的允许量为木薯干中≤100mg／kg；胡麻饼粕中≤350mg／kg；鸡混合饲料、猪配、混合饲料中≤50mg／kg。 2、木薯薯干粉的加工过程，及毒素的脱除。 木薯薯干就是将采收的鲜木薯切片后晒干的物质，要求至少晒三天以上，这样的生产方法会使木薯中的氢氰酸水平极大地降低到对动物无毒的程度。Khajarern等（1982就已证明，木薯片经6天日晒干燥后，其中的氢氰酸就从原来的111.63ppm降低到了22.97ppm （ppm=百万分之一）。干木薯片的贮存还会进一步降低其中的氢氰酸含量。Khajarern 等（1982）证明，将干木薯片贮存5天，其中的氢氰酸含量从87.14ppm降到了36.95ppm （表2）。通过蒸汽处理对木薯进行制粒可使产品中的氢氰酸含量降低到11.82ppm （Khajarern等，1979）。 可以得出结论认为，木薯片在生产过程中经3-6天晒干又贮存数天后运输到饲料厂时，其中的氢氰酸含量已经降到了无毒的程度。木薯在饲料厂中再经过数天的贮存，其中的氢氰酸含量还会进一步降低，从而为用户提供了更大的安全系数。而如果采用木薯粒，可以排除动物氢氰酸中毒的任何危险。 现已证明，泰国生产的含水量不高于14%的优质木薯片对于动物决不存在氢氰酸中毒的问题。木薯制品中的氢氰酸平均含量低于30ppm。

秸秆厌氧干发酵产沼气的研究

科学研究 秸秆厌萤干发酵产沼与的研皇℃九 陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司 摘要：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＂Ｃ，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、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。 关键词：秸秆干发酵产气率 农业固体废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃 的有机类物质，主要包括农业生产和加工过程中产生的 植物残余类废弃物、动物残余类废弃物和农村城镇生 活垃圾等…。据孙永明【１１等报道，我国每年产生固体废 弃物高达几十亿吨，而每年产生农作物秸秆总量约７亿 吨，除去用于造纸、饲料及造肥还田外，还有一大部分 未充分利用，大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题【２习ｊ。但实际上秸杆可以通过干发酵工艺得到有效利用，既以固体有机废弃物为原料（总固体含量在２０％以上），利用厌氧菌将其分解为ＣＨ。、ＣＯ。、Ｈ。Ｓ等气体的发酵工艺【４Ｊ。与湿发酵相比，主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少后续处理费用低等［５】。本文对玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的高浓度厌氧发酵产气潜力进行研究。 １．材料与方法 １．１材料与试验装置 玉米秸和稻草取自杭州郊区某农场，烟叶杆与木薯杆分别取自云南昆明郊区某卷烟厂和某农场，经切碎后（２～３ｃｍ）左右待用。污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的ＴＳ与ＶＳ见表１。厌氧装置采用自制的１．５Ｌ发酵装置。采用排水法计量气体，试验装置见图１。 表１原料的ＴＳ与ＶＳ 项目玉米秸稻草烟叶杆木薯杆污泥ＴＳ（％）８４．４２８６．３３８７．９６２３．９０１１．６４ＶＳ（％）７３．９６７５．０２６８．６８２２．００７．３２ １、止水夹２、胶管３、盖子４、发酵瓶５、胶管 ６、集气瓶７、集水瓶 图１反应装置示意图 １．２试验设计 试验设４个试验组和１个为空白组．每组３个平行，在３８℃的恒温间内发酵。将１００９ｔ－米秸、稻草、烟叶杆分别和８００９污泥混合均匀后加入发酵瓶中，将１００９木薯杆与６００９污泥混合均匀后也加入发酵瓶中，空白则将１０００９污泥加入发酵瓶中。 １．３分析项目及方法 ＴＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的硬质玻璃杯中，（１０５±２）℃烘干至恒重，称重计算，而ＶＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的坩埚中．（５５０－Ｉ－１０）℃灼烧至恒重，称重计算【６】。ＰＨ值采用精密试纸法。 每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪（武汉四方沼气分析仪）及根据沼气燃烧的火焰颜色参照ＣＨ。含量标准卡联合检测ＣＨ。浓度｜７Ｊ。 ２．结果与讨论 ２．１发酵前后的相关测定及分析 从图２可以看出，各试验组发酵前后的ＴＳ及ＶＳ均有所下降，这说明原料被消耗并生产沼气。图中数据表明玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ降解率分别为 ２４ ｗⅥ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ｅｎ　万方数据

[沼气,废弃物,固体]有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析

有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析 0引言 随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生能源，越来越受到人们的关注和重视。沼气是一种特殊的生物质能源，因为它的低位发热值较高，所以其经常被用作汽车燃料，还有一些被用作动力能源(如水泵和发电机)，也有被用作化工原料(如合成有机玻璃脂和制造甲醛和甲醇等);还有一些国家的沼气净化技术较高，如瑞典将净化后的沼气直接并入国家气网使用。因此，沼气完全可以作为一种绿色能源被开发利用，这种新兴的产业也被人们越来越重视。由于沼气来源于厌氧发酵工艺，因此这种工艺也得到越来越多的产业化应用，不仅能缓解当前存在的能源危机问题，而且能很好地达到保护环境的目的。 各种厌氧发酵微生物在厌氧的条件下，将有机物分解消化的过程中会产生沼气，此时也伴随有H2S的产生。因此，沼气是一种混合气体，其中CHQ和CO2的含量较高，H2, H2S, NH 的含量比较少。发酵原料的种类、各种原料的相对含量、厌氧发酵的条件(温度、时间、pH等)以及厌氧发酵的各个阶段都是影响沼气成分的因素。 硫化氢(H2S)是一种能危害人体健康的有毒性气体，其物理性质上最大的特点是无毒和有强烈的臭鸡蛋气味。另外，大气中H2S的存在是造成酸雨的主要原因之一。由于H2S在化学性质上能与许多金属离子反应，产物是硫化物沉淀，而这些产物又不溶于水或者酸，所以其对铁等金属类物质有很强的腐蚀性。除此之外，当沼气燃烧时，H2S会被氧化成亚硫酸，从而对环境造成严重的污染，也会严重腐蚀设备、管道和仪器仪表等。因此，在利用沼气之前必须将其中的H2S去除，而国家对沼气中H2S含量的标准有严格的规定，不能超过0. 02g/亩。目前，最常用的脱除H2S的方法有干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。 1.干法脱硫 干法脱硫的具体反应过程是首先通过物理吸附将H2S吸附在吸附剂的表面，然后是吸附剂与H2S发生化学反应生成单质硫的过程。因为干法脱硫所使用的脱硫剂大多数是粉末状或者颗粒状，其整个过程是在完全干燥的环境下进行的，所以脱硫过程不会对设备和管道等产生腐蚀和结垢的影响。干法脱硫的适用范围是含有较低浓度H2S的气体，其优点在于脱硫工艺设备比较简单及工艺技术方面比较成熟。因此，干法脱硫工艺在工业上应用较广。目前，最常用的干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法、活性炭吸附法和膜分离法等。 1.1氧化铁法脱硫 氧化铁沼气脱硫法是使用较早的一种方法，早在19世纪40年代就开始逐步发展起来了，而此时煤气工业也孕育而生。氧化铁法脱硫的反应原理:常温下沼气到达脱硫机床的表面，此时沼气中的H2S与Fe203发生氧化还原反应，生成的产物为Fe2S3和Fe2;之后，含硫的脱硫剂再被空气中的氧氧化为Fe2 03和SO这也说明了这种脱硫剂是可再生的，可以循环使用很多次;但是如果脱硫剂表面的空隙被大部分覆盖以后，氧化铁脱硫剂就失去了活性。由此可见，影响脱硫效果的因素有沼气的流速和沼气与脱硫剂接触的时间。 氧化铁法脱硫过程中发生的化学反应是不可逆的。反应方程式的反应速率很大，要将沼

发酵木薯渣的制作方法

草食动物发酵木薯渣的制作方法 赖景涛,范雪雁 (广西壮族自治区畜牧研究所,南宁530001) 中图分类号:S816.35文献标识码:B文章编号:1002-5235(2011)02-0104-01 木薯渣含能量较高,在广西,它来源广泛、量大、价格低廉,但作为畜禽饲料,却因其适口性差和不宜保存受到极大限制。把木薯渣发酵后,能很好地解决这两大问题,从而起到降低饲料成本,缓解饲料短缺和提高木薯渣利用价值的作用,现将木薯渣发酵的常规制作方法介绍如下。 1主要原材料 木薯渣、发酵剂、玉米粉、大桶或发酵池、薄膜。2制作过程 方法一:将25kg玉米粉与一包发酵剂混合均匀后,再与500kg木薯渣混合均匀,放入池或大桶中压实密封好即可。 方法二:将25kg玉米粉与一包发酵剂混合均匀成混合料,再将500kg木薯渣分层放入池或大桶中,20c m左右为一层,每层上面撒一层混合料,然后压实密封好。 方法三:发酵剂一包,玉米粉215kg放入桶中,用28e~35e温水(放手入水中不烫手为宜)搅拌成糊状,保温10分钟~20分钟,见桶内上层有泡沫状出现,即可加清水25kg,搅拌均匀作成稀释液,搁置8小时~12小时后备用。再把500kg木薯渣平铺在干净的水泥地面上,用25kg玉米粉撒在木薯渣上面用钉耙翻拌,并不断泼上稀释液,边泼边耙,泼完为止,再将木薯渣装入池或大桶中压实,用薄膜密封好。 以上三种发酵方法,以方法三发酵效果最佳。 3发酵温度和时间 在气温20e以上发酵要2天~3天,气温低于20e以下发酵要3天~4天,闻到浓郁的甜酒味或面包香味即可用来饲喂。 4注意事项 4.1木薯渣的水分含量控制在60%左右,以手紧抓一把,手指尖能见水印,但没有水滴,撒落地面上能散开为标准,如含水量过多,应滤掉多余水分,或拌玉米粉吸水分,使含水量达到要求。 4.2没有玉米粉可用统糠或麦麸代替。 4.3发酵用的木薯渣原料不能霉烂变质,必须是新鲜的。 4.4发酵过程中会有胀气现象,应打开薄膜放气并立即密封。 4.5木薯渣每次使用后都应该立即密封好,以免引起发霉变质。 4.6木薯渣必须存放在阴凉干燥处,切勿高温暴晒及雨淋。 4.7目前市场上常用的木薯渣发酵剂有:活力100(广西武鸣立大饲料厂出品),生态宝(湖南湘祁生物科技有限公司生产),木薯渣发酵剂(南宁诺美微生物制品研究服务中心生产),活力99生酵剂(江西省宜春市圣宇畜牧有限公司出品),以上发酵剂均为一包可发酵500kg木薯渣。 发酵成功的木薯渣,手感润滑,气味醇香,适口性好,营养水平和消化利用率都能得到提高,可减少5%左右的蛋白饲料的用量,密封保存期可达1年。本人与同事曾用发酵过的木薯渣做育肥淘汰奶牛试验,育肥两个半月,荷斯坦奶牛日增重可达2125kg,娟姗牛可达114kg。 104广西畜牧兽医2011年Vo l.27(2)

废水生物处理基本原理-厌氧生物处理原理

废水生物处理基本原理 ——废水厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH 4和CO 2的过程。 1.1.1 厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论： 20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO 2和H 2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH 等）强。 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 碱性发酵阶段 酸性发酵阶 段 水解胞外酶 胞内酶产甲烷菌 胞内酶产酸菌 不溶性有机物 可溶性有机物 细菌细 胞 脂肪酸、醇 类、H 2、CO 2 其它产物 细菌细胞 CO 2、CH 4

第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。 1.1.2 三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质； 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；

第七章发酵木薯渣喂肥育肉牛

第七章发酵木薯渣喂肥育肉牛 来源：未知作者：admin 发布时间：2011-04-23 11:25 浏览量：245次 第七章发酵木薯渣喂肥育肉牛 可以结合当地资源，用米糠、谷粉、麦粉、次粉、高粱粉、干草粉、青饲料、花生麸、菜棉粕、向日葵饼、芝麻饼、石粉、肉粉、骨粉、……等代替或部分代替表中的原料，也可以用其他发酵后的秸秆如：发酵麦秸、发酵甜菜渣、发酵甘蔗渣、发酵花生秆、发酵油菜秸等代替表中的玉米秸发酵料，原则是所使用的原料尽量多样化，即一个配方中多用几样秸秆原料配合，精饲料也是如此。 如果发酵料比较酸，则需要添加发酵料的1—3%的小苏打粉来中和后，才喂。 注意：尿素的喂给，要先少量试喂，再增加用量，同时，尿素不能空腹吃，必须与其他精饲料特别是能量饲料配合喂给，并溶解在水中掺入。 采用发酵木薯渣喂牛注意事项： (1)发酵的木薯渣一定要严格密封，否则木薯渣酸度加重会引起牛不喜吃的情况，遇到这种情况，可以采用适量的小苏打1～3%中和，也可以用碳酸钙粉来中和，即石灰石粉；

(2)要注意给牛足够的饮水和青饲料； 大麦高粱次粉不一定要用，可以用相应的如玉米粉薯粉等能量饲料代替。 喂牛一般占体重的2%左右。 最好喂牛是发酵料搭配青饲料喂养。 3、使用发酵饲料（如发酵微贮饲料，青贮饲料，微贮秸秆发酵料）时，要注意补充缓冲剂。 所以，牛饲料日粮中，粗饲料必须占50%以上，奶牛略低一些，精饲料则占45%以内，如果使用比较多的发酵饲料，如青贮饲料、发酵糟渣、发酵秸秆等，也要相应增加缓冲剂的使用量，建议在使用发酵饲料过程中，至少添加小苏打粉1～2%，有条件的，可以再使用氧化镁0.4%和膨润土： 0.6%—0.8% (占日粮DM%)。 4、牛羊的日粮配合原则 日粮配合原则上有以下几点：一是日粮中可发酵氮素最低量为30克/千克（可消化有机物）；二是绿色饲草的最低量为0.7%（占畜体活重量）或占日粮的25%；三是饼粕类或动物副产物最高补添量不超过日粮干物质的20%。 即牛羊日粮饲料整体上粗蛋白质含量为16～18%，在粗饲料占绝大多数时，可以考虑使用部分尿素氮； 绿色青饲料的折干物质，要占牛活体重量的0.7%，以300公斤牛为例，至少需要青干草2.1公斤，如果是鲜牧草，则需要8.5公斤以上，这是最少值。 棉菜粕、豆粕、油饼、鱼粉、肉骨粉等最高添加量不超过日粮干物质的20%，这是最高量，一般情况下使用为10～15%。 粗饲料（秸秆、微贮秸秆等）供给量建议一般为日粮干物质的30%以上。 这样一来，牛羊的典型配方模式为：秸秆料40%、青干草25%（如果是鲜草，实践中在喂养前则按含水量折算成鲜草用量）、饼粕类15%、其他碳水化合物精饲料（谷物、薯干、麦麸、米糠、淀粉粮等）20%，磷酸氢钙1%，小苏打粉0.6%、微量元素适量等，可发酵氮素较低时，可以适当补充尿素，一头成年牛以补充40克/天左右；注意以上各物料都有一定的变化范围，但是在围绕这个具体数量左右的变化。 奶牛日粮则建议适当增加青干草料的供给，以增加乳脂率和产乳量。 当使用较多的发酵饲料（如发酵微贮饲料，青贮饲料，微贮秸秆发酵料）时，要注意补充缓冲剂，建议在使用发酵饲料过程中，至少添加小苏打粉1～2%，有条件的可以再使用氧化镁0.4%和膨润土： 0.6%—0.8% 。

饲料原料豆渣利用与微生物技术

饲料原料豆渣利用与微生物技术 一、豆渣的利用与微生物技术 由于豆渣的营养特性，所以说是喂猪、喂鸡、喂鸭等的好饲料，目前豆渣大都简单地直接用于饲喂牲畜，没有经过处理，又或是简单的蒸煮加热处理下，有句俗语“豆渣喂猪，越喂越缩”，这主要是因为豆渣中含有抗胰蛋白酶、皂素、血凝素等抗营养因子，其中胰蛋白酶抑制因子，它能阻碍猪体内胰蛋白酶对豆类蛋白质的消化吸收，造成腹泻，影响生长，适口性差，难于消化，饲料效价低。这不仅在经济上是很大的损失，而且极大地浪费了宝贵的资源，因此如何充分利用产量日益增长的豆渣成为各国科研工作者关注的问题之一。 随着微生物工程技术的发展，微生物在养殖、种植、环境等方面的应用越来越广，其中在饲料资源的开发这一方面为节省饲料成本作出了很重要的贡献，缓解资源紧张，经过如益加益发酵剂的微生物发酵处理，生产微生物菌体蛋白饲料，豆渣中蛋白质能够得到有效降解,从而使豆渣中氨基酸态氮的含量得以大量提高，豆渣在除异味、改良口感、细化颗粒、纯化营养、阻碍因子等方面进行了改善，这是一种有效利用豆渣的方法，利用发酵处理的豆渣养猪，比正常喂养提前1个月左右出栏，节省了饲料成本，提高了养殖户的经济效益。 二、豆渣是指做豆腐、豆奶等豆制品的下脚料，其营养成分高于众多槽渣，粗蛋白含量28%左右，粗纤维含量6%左右，比稻谷多3倍，是喂猪、喂鸡、喂鸭等的好饲料。 豆渣不可直接生喂，需要煮熟，要消耗大量的成本。因为豆渣中含有三种抗营养因子：即胰蛋白酶抑制素、致甲状腺肿素、凝血素、三种抗营养因子，其中胰蛋白酶抑制因子，它能阻碍猪体内胰蛋白酶对豆类蛋白质的消化吸收，造成腹泻，影响生长。而通过益加益饲料发酵剂发酵后，不仅不需要煮熟，还有更好的饲喂效果和优点： （1）便于较长时间保存。不发酵的黄豆渣最多能存放３天，经过发酵后的豆渣一般可存放一个月以上，但最好在一个月内用完。如果能做到严格密封，压紧压实的情况下，则可以保存半年以上甚至一年。关键是密封要做好，一般人并不容易做到完全密封。

沼气发酵工艺介绍

1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述 （1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。 （2）厌氧接触工艺反应器 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。 （3）厌氧滤器（AF） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。 （4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，

农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术的研究进展

农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术的研究进展 摘要：为了研究中国农业废弃物制取沼气的研究及利用现状，笔者结合自身及前人的研究成果，通过描述中国农业废弃物的利用现状及厌氧发酵制取沼气技术的机理，产甲烷菌的基本研究以及3种常见农业废弃物厌氧发酵产沼气的研究结果，概括了利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性。但同时发现，很多研究成果没有在中国农业废弃物的利用上得到充分利用，本研究的成果在今后对农业废弃物进行合理有效的利用及处理上有很大的参考作用。 0引言 中国每年产生的农业废弃物，仅农作物秸秆的量就约为7亿t，大中城市郊区的集约化养殖场产生的畜禽粪便因超过农田环境自身消纳的能力，也对城市郊区环境造成了较大的污染。本研究通过倡导利用厌氧发酵生沼气技术处理农业废弃物，能有效保护农村及城市郊区的环境，同时能改善当前中国能源利用领域过分依赖煤炭，污染严重，能源利用率低等不合理现象，对解决中国经济发展的瓶颈有重要意义。 当前农业废弃物的利用技术有很多，主要包括：能源化、肥料化、饲料化和材料化技术，而能源化是当前研究的重点，如将玉米秸秆通过等离子体热裂解液化制取生物油，厌氧微生物利用麦麸产氢以及利用甜高粱茎秆汁液发酵制取生物酒精等。与其他农业废弃物能源化的技术相比，厌氧发酵生产沼气技术目前比较成熟，可以实现产业化。如北方“四位一体”沼气生态模式和南方的“猪、沼、果”生态模式等。 与此同时，大量的利用农业废弃物发酵产沼气的基础研究也在进行，如碱预处理对稻草发酵产沼气的效果，同时刘荣厚等还发现蔬菜废弃物用厌氧发酵工艺处理制取沼气是可行的。沼液及沼渣作为沼气发酵的一种副产物，也有很大的作用，50%浓度的沼液能提高草莓的果实品质，添加煤油和洗衣粉的沼液混合物是一种防治菜青虫的良好杀虫剂。 本研究针对农业废弃物制取沼气技术在处理废弃物的实际应用上的不足，与其比较成熟的研究现状脱节的问题，通过全面地概括论证利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性，倡导积极发展厌氧发酵制取沼气技术，并在实际中大量应用该技术处理中国的农业废弃物，相信在厌氧发酵制取沼气技术的广发推广上能起到非常积极的作用。 1厌氧发酵制取沼气技术的机理 目前为止，对厌氧发酵制取沼气技术机理的研究比较成熟。沼气发酵的过程，实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷和二氧化碳。 其基本过程通常可分为液化、产酸、产甲烷3个阶段，前2个阶段合称为不产甲烷阶段，不过目前比较权威的是把沼气发酵理论分为2阶段厌氧发酵理论和3阶段厌氧发酵理论。 2阶段理论主要针对一些可溶性的复杂有机物，第1阶段是在产酸菌的作用下，有机物被分解为低分子的中间产物如有机酸如乙酸、丁酸等及氢气、二氧化碳等气体；第2阶段是产甲烷菌将第1阶段产生的中间产物继续分解为甲烷和二氧化碳。3阶段理论主要针对不溶性的复杂有机物，相对2阶段理论，主要是多了1个水解和发酵的阶段，在这一阶段，复杂有机物在微生物（发酵菌）作用下进行水解和发酵：多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等；蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨；脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类。 也有研究将产甲烷的3阶段理论中的第1阶段拆分为2步，认为沼气发酵应具体分为4个步骤，分别是：聚合物的水解、水解产生的单体发酵生成挥发性脂肪酸酸和乙醇等、中间产物转换为乙酸和氢气、甲烷的形成。 2产甲烷菌的研究 2.1产甲烷菌的种类与基本性质 产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生长在严格厌氧的环境中，不能利用复杂的有机物作为能量来源，只能利用氢气、二氧化碳、甲酸、甲醇、甲基胺、乙酸等简单物质合成甲烷进行能量代谢，是厌氧发酵过程的最后一个成员。

厌氧发酵原理及其工艺

1.4 实验研究目的，技术路线 我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。 根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。 为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。 （2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。 （3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排 本论文共包括六章内容。 第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。 第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。

第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。 第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。 第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。 第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。

米曲霉固态发酵对木薯渣蛋白质含量的影响研究

一86一中国伺料2018年第9期DOI：10.15906/https://www.wendangku.net/doc/966941620.html,11-2975/s.20180919 米曲霉固态发酵对木薯渣 蛋臼质含量的影响研究 徐高骁1*袁王士长2袁裴亚玲3 (1.南宁学院，广西南宁530200曰2.广西大学，广西南宁530003曰3.河南牧业经济学院，河南郑州450000) [摘要]木薯渣作为广西生产木薯淀粉后的废弃物被大量浪费，本文研究如何利用米曲霉固态发酵提高木薯渣蛋白质含量，使木薯渣能被畜牧业广泛应用。试验设计包括木薯渣发酵的底物含水量、发酵时间、米曲霉接种比例、添加 硝酸铵比例四个因素，每个因素下设三个水平。即采取3水平4因素正交试验设计，共9个组，每组3个重复。每组添 加5%玉米粉作为米曲霉的营养物质和不同比例的硝酸铵作为氮源。结果表明：米曲霉固态发酵对增加木薯渣粗蛋 白质含量较优工艺条件为，底物含水量55%、发酵时间6 d、米曲霉接种比例为5%、添加硝酸铵比例3%。 [关键词]米曲霉;木薯渣;发酵;蛋白质含量 [中图分类号]S816.5 [文献标识码]A[文章编号]1004-3314(2018)09-0086-03 我国的木薯产区十分广阔，主要位于华南地 区的广西、广东等省。目前，广西年产木薯900多 万吨，主要用于制取木薯淀粉，随之而来的就是产 生大量的木薯渣废弃物。唐庆凤等(2016)和吴端 钦等(2015)指出，在木薯渣中非氮化合物的含量 可以高达78.7%，是很好的碳源，而其粗蛋白质含 量很低。Ren(2015)和Daniel(2005)研究认为，木 薯渣蛋白质中氨基酸组成又极不平衡，直接用来 喂养禽畜效果差。因此大量的木薯渣无法被利用，形成了极大的浪费。本试验以木薯渣为碳源，加入 少量的无机氮源，利用米曲霉固态发酵，将木薯渣 转化为蛋白质饲料，达到开发新的饲料，有效利用 木薯废弃物的目的。 1材料和方法 1.1试验材料米曲霉、木薯渣和玉米粉均由 南宁学院实验室提供。米曲霉液体培养基:马铃 薯提取液500 mL+葡萄糖10 g，加热混勻。马铃 薯提取液的制作方法院100 g马铃薯带皮洗干净 后切碎+2000 mL蒸馏水寅煮沸45 min寅稠状寅基金项目：广西高校中青年教师基础能力提升项目(2017KY1442);南宁市邕宁区科学研究与技术开发项目(20150108A) *通讯作者5层纱布过滤寅取滤液。 1.2 试验方法 1.2.1试验设计本试验研究影响木薯渣发酵的 底物含水量、发酵时间、米曲霉接种比例、添加硝 酸铵比例四个因素，并且每个因素下设三个水平。即采取3水平4因素正交试验设计，共9个试验 组，每组设3个重复。每组重100 g，每组添加5 % 玉米粉（即5 g)作为米曲霉的营养物质和不同比 例的硝酸铵作为氮源。 表1正交试验因素及水平 水平- 因素 A水分/豫B时间/d C接种比例/豫D硝酸铵比例/豫145531 255642 365753从表2决定的试验方案可以看出，用正交表 安排试验的两个特点，每个因素的各个不同水平 在试验中出现了相同的次数；任何两个因素的各 种不同水平的搭配，在试验中都出现了，并且出现 了相同的次数。 1.2.2测定方法蛋白质的测定采用半微量凯式 定氮法。

木薯渣水解液中木糖和葡萄糖的含量测定方法

普通本科毕业设计（论文）说明书 课题名称木薯渣水解液中木糖和葡萄糖的含量测定方法 的研究—HPLC-ELSD法

摘要 建立高效液相色谱—蒸发光散射检测法(HPLC-ELSD)测定木薯渣水解液中木糖、葡萄糖含量的方法。木薯渣水解液经预处理后，用NH2柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）分离，以乙腈-水体系( 80/20, V /V)为流动相，使用蒸发光散射检测器进行检测。测定木糖、葡萄糖含量的线性范围分别为0.100~ 1.70 mg/mL、0.100~ 2.00 mg /mL ，在此范围内木糖、葡萄糖的含量与峰面积都有很好的线性关系。用该方法测得样品中木糖、葡萄糖含量的RSD值分别为0.983%~4.67%、1.94%~4.47%；木糖、葡萄糖的加标回收率分别为94.1%~107%、92.2%~108%。建立了测定木薯渣水解液中木糖、葡萄糖含量的高效液相色谱—蒸发光散射检测法。该方法具有准确度高、可靠、重现性好且操作过程简单等优点，为木薯渣水解液中糖含量的测定提供了一种准确、灵敏、快速的分析方法。 关键词：高效液相色谱；蒸发光散射检测器；木薯渣水解液；木糖；葡萄糖；含量测定

Abstract A method was developed to determine the content of xylose and glucose in cassava dregs hydrolysate by the high performance liquid chromatography (HPLC) - evaporative light-scattering assay (ELSD).After pretreatment, the cassava hydrolyzed was separated by NH2 column ( 4.6 mm × 250 mm, 5 microns ) and acetonitrile water system (80/20, V/V) as mobile phase, evaporative light-scattering as detector.Within the scope of 0.100 ~ 1.70 mg/mL, 0.100 ~ 2.00 mg/mL ,there are good linear relationship between the content and the peak area of Xylose and glucose. By the method , the RSD are 0.983%~4.67% (Xylose) and 1.94%~4.47% (glucose), the recovery rate are 94.1~107% (Xylose) and 92.2~108% (glucose). The HPLC-ELSD to determine the content of xylose and glucose in cassava dregs hydrolysate was established. This method have the advantages of high accuracy, reliable, reproducibility and simple operation process. An accurate, sensitive and quick analysis method was provided to determine the sugar content in the cassava residue hydrolysate . Key word: high performance liquid chromatography; evaporative light scattering detector; cassava dregs hydrolysate;xylose ;glucose;sucrose.