厌氧发酵反应器中微生物载体效能评价

现代农业促进了规模化禽畜养殖业自身的持续、健康发展。2.2农村沼气建设能有效地保护生态环境通过沼气生态建设,农户用上了清洁、高效的可再生能源,在一定程度上减少对森林、植被的破坏,减轻了CO2、SO2等燃烧产物对环境的污染,减少水土流失,有效地支持了“一退三还”政策和“天保工程”。全省年产沼气1.1亿立方米,开发与节约能源25.5万吨标准煤,相当于减少CO2排放14.8万吨,减少SO2排放3400吨。从可再生能源替代煤炭的角度对减少SO2和温室气体排放有显著效益,从沼气的高效利用角度,对减缓温室气体排放也十分有利。以开发与节约能源量的25%在东部山区计算,保护山林植被1.5万公顷,年可增加有效涵水量0.23亿吨,减少土壤流失300万立方米,释放氧气3万吨,有效减少了温室效应与酸雨的形成。2.3农村沼气建设可以改善农村环境卫生质量农村沼气建设,改善了过去农村“脏、乱、差”的现象,解决了畜禽粪便任意堆放,蚊蝇乱飞的状况。人、畜粪便和生活污水流入沼气池进行厌氧发酵处理,杀灭了病原菌,基本达到粪便无害化的标准,在很大程度上减少了人、畜、禽病原菌的交叉传染过程,减少了人畜疾病、疫病的发生,保护了农民的身体健康。同时,由于沼气的使用,家家户户的柴禾垛小了,日常炊事也不再受烟熏火燎之苦,居室、厨房和庭院整洁了,农村环境卫生条件得到了明显改善。3结语通过沼气生态建设,加快了环境生态建设及良好生态恢复,是一项投资少、见效快,且具有多重作用的绿色工程,沼气技术的推广与广泛应用,必将促使农村的“天更蓝、云更白、水更清、山更绿,人与自然更和谐”,对保护和改善农村生态环境具有重要意义。厌氧发酵反应器中微生物载体效能评价公维佳,李文哲(东北农业大学,哈尔滨,150030)[摘要]厌氧发酵生产沼气过程中反应器内微生物的富集具有重要作用。微生物载体的选择是提高反应器效率的核心所在。产气量、辅酶F420等可作为载体选择评价的指标,并通过显微镜计数和扫描电镜对载体微生物附着情况进行微观检测。各评价指标检测结果表明,颗粒活性炭能够更好地提高反应器效率,可作为合适的载体选择材料。[关键词]厌氧发酵产甲烷菌微生物载体0引言厌氧发酵生产沼气是将环境保护、能源回收与生态良性循环结合起来的综合系统技术。但其关键问题是反应效率低,针对这一问题,从反应器的结构入手,结合厌氧发酵中微生物的特性,提出了在反应器中填加微生物载体这一方案。通过微生物载体的加入为细菌提供更广阔的驻留空间,确保反应物料与产甲烷菌充分接触,减少甲烷菌随污泥的排出而流失,从而提高发酵速率。研究中经过产气量和产气效率进行宏观初选之后,在通过产甲烷菌数量、辅酶F420、载体表面电镜扫描等微观因子进行验证,同时对微生物在载体上的贮藏机理、富集程度等方面进行探索性分析和研究。1试验材料与方法1.1试验材料接种污泥取自哈尔滨市168中学养鱼池池底的污泥,其总固体含量TS38%～42%,挥发性固体VS4%～6%。试验用牛粪取自完达山集团奶牛基地,其喂料主要是玉米秸秆。取回的新鲜牛粪的一些主要性质见表1。空间载体框架的材料选用聚丙烯。微生物载体材料选用玻璃纤维、活性炭纤维、活性炭颗粒、维纶纤维、竹炭和陶粒六种。1.2试验装置和方法本试验采用单相厌氧发酵工艺[1],批量进料,批量出料。利用水浴恒温控制发酵温度在35±1℃,一天一次人工搅拌,试验装置如图1所示,由恒温装置、反应发酵装置和集气装置组成。1、HH-W600数显三用恒温水箱2、发酵罐3、通氮气或物料进出管4、1000ml产气计量量筒5、集气水槽图1载体筛选试验装置图表1新鲜奶牛粪便的主要性质农村牧区能源NongChunMuQuNengYuan农村牧区能源NongChunMuQuNengYuan66现代农业将浓度6%、体积800ml的物料在35±1℃恒温水浴下进行反应。试验分两轮进行,在同一条件下每轮进行七组试验。第一轮中包括空白对照组,加入活性炭纤维、活性炭颗粒、竹炭、陶粒、玻璃纤维和维纶纤维的试验各一组;第二轮中对第一轮优选出的三组载体进行重复试验,每种载体进行两组平行试验,同时进行一组空白对照试验。通过比较产气量来选择载体,并通过辅酶F420和扫描电镜的细菌观察来进行验证。1.3试验仪器与检测方法排饱和食盐水法测定产气量并用气相色谱进行成分分析,TS、VS根据标准方法测定;利用扫描电镜S-3400N配合罗杰氏手册鉴别菌种类型,鉴定优势菌群,从而优选最合适的载体。2试验结果和分析2.1载体宏观初选由图2可以清楚的看到活性炭颗粒和竹炭以绝对的优势占据了产气量高峰,活性炭纤维也和对照组有相近的产气量。单从产气量角度来看,活性炭颗粒和竹炭完全满足了作为载体的条件,活性炭纤维也有可开发的潜力。图2各发酵组的总产气量首先选取加入活性炭颗粒、竹炭和活性炭纤维三种载体的发酵组和对