沼气发酵在复合农业生态系统中的作用

沼气发酵系统是复合农业生态系统中物质循环和能量转化的枢纽。它以农业有机废弃物为原料，经厌氧消化，生产出高效、洁净、多用途的燃料、饲料和肥料。本文论说了开展沼气发酵对保护农村生态环境。促进生态农业发展所具有的重要意义，提出了目前我国沼气发展过程中存在的一些问题和今后应采取的措施。     

磺胺二甲嘧啶对沼气发酵过程中酶活性和微生物群落功能多样性的影响

随着畜禽养殖业的发展,兽用抗生素作为饲料添加剂被广泛应用于畜禽养殖,以促进畜禽生长和防病,导致畜禽粪便和抗生素污染总量增加。为了探讨抗生素对沼气发酵过程的影响,以猪粪和玉米秸秆为原料,研究磺胺二甲嘧啶(SMZ)对沼气发酵过程中脲酶、脱氢酶以及微生物群落代谢的影响。结果表明,在沼气发酵初期(3~6 d),20 mg·kg~(-1)SMZ和60 mg·kg~(-1)SMZ处理(T1、T2处理)对脲酶活性有激活作用,随着发酵时间的延长,SMZ对脲酶活性由促进变为抑制作用。120 mg·kg-1SMZ处理(T3处理)对脱氢酶活性表现为先抑制后促进作用。采用Biolog方法分析SMZ对沼气发酵过程中微生物群落功能多样性的影响,结果表明,T2和T3处理对平均颜色变化率(AWCD)具有先抑制后促进作用。对Shannon指数和Simpson指数分析表明,在沼气发酵的启动期(第6天),SMZ能够显著降低微生物群落的功能多样性和物种丰富度;随着沼气发酵时间的延长,在沼气发酵产气下降期(第35天),SMZ增加了微生物群落的功能多样性和物种丰富度。可见,SMZ对猪粪沼气发酵过程中水解酶活性和微生物群落功能多样性的影响较大,在沼气发酵不同时期,SMZ对水解酶活性和微生物群落多样性的影响也不同。     

广东沼气农业模式的典型调查与思考

回顾了广东沼气发展历程,介绍了广东典型沼气农业模式,包括广东西南部丘陵区典型农户沼气模式,广东东部丘陵区典型农户沼气模式,广东东北部丘陵山区典型农户沼气模式,广东低洼地和积水区农户沼气模式,以及广东规模化养殖场沼气模式,并在此基础上分析了沼气农业模式的空间分布规律、沼气模式和经济发展的关系以及沼气发展的系统工程。     

福州市郊泉头村沼气生态工程建设及其效益分析

应用生态学和系统论的原理，把可利用的生物物质通过沼气厌氧发酵形成良性生态循环系统。这样既解决了农村能源，保护了森林资源和植被，又解决了环境保护等问题。同时，把种植业和养殖业有机地结合起来，取得了综合效益。福州市郊泉头村生态工程建设从１９８６年起经过８年的试点，采用了沼气多级发酵工艺，成功地建造了沼气生态系统工程，促进了生产的发展，１９９３年产值达６８００万元，人均产值９３４００元，成为福州市重点商     

福州市郊泉头村沼气生态工程建设及其效益分析

应用生态学和系统论的原理，把可利用的生物物质通过沼气厌氧发酵形成良性生态循环系统。这样既解决了农村能源，保护了森林资源和植被，又解决了环境保护等问题。同时，把种植业和养殖业有机地结合起来，取得了综合效益。福州市郊泉头村生态工程建设从１９８６年起经过８年的试点，采用了沼气多级发酵工艺，成功地建造了沼气生态系统工程，促进了生产的发展，１９９３年产值达６８００万元，人均产值９３４００元，成为福州市重点商品猪基地之一和菜篮子工程项目。     

发展农村沼气建设生态家园

以沼气建设为核心的“猪沼果”等生态家园技术模式的推广，在实施农业可持续发展战略中发挥了越来越重要的作用。这种模式，在促进农业结构调整、增加农民收入的同时，能保护和改善生态环境、高效利用资源、提高农产品的质量安全和改善农村环境卫生，从而实现家居温暖清洁化、庭院经济高效化和农业生产无害化的生态家园富民目标。     

南京古泉农村生态工程设计和建设的研究Ⅴ.古泉生态工程实验场沼气系统的建设与作用的研究

沼气系统是古泉生态实验场的核心部分，通过对沼气的建设和消化池的运转，使实验场产生的有机废弃物得以充分利用，并转化产出了沼气、沼液和沼渣，是农村重要的燃料、饲料和肥料来源，由于废弃物的综合利用，还减轻了实验场各子系统对外界能量的依赖程度，降低了成本，有利于实现持续和稳定的生产，具有显著的经济效益、生态效益和社会效益，故发展沼气是农村生态建设的重要内容之一。     

牛粪生物质资源综合利用研究进展

畜禽粪便是一种重要的廉价生物质资源,含有丰富的木质纤维素和矿质营养,但随意堆弃必然会对环境形成污染,同时造成资源浪费.为促进实现畜禽粪便的循环再生利用,从牛粪肥料化利用、能源化利用和化学品生产原料3个方面综述牛粪生物质资源的研究进展,分析不同处理方式对牛粪利用效率的影响.肥料化利用在一定程度上能消解环境中的牛粪,但因生产成本高、资源利用率低等问题限制了其大规模推广.而牛粪厌氧发酵能产生清洁能源沼气,结合厌氧共发酵方式可以提高甲烷产率,并且发酵后的沼液可用于浸种和生物农药利用;同时牛粪可以作为制取乙醇的新型原料,通过分子生物学手段构建重组运动发酵单胞菌,扩大菌株的底物利用范围.此外,牛粪作为乳酸、富马酸、纤维素等生物基产品的生产原料,丰富了牛粪利用方式.最后提出在牛粪利用过程中加强对重金属和抗生素的脱除,着力研究沼气工程建设技术,稳定发酵温度,提高产率,同时构建糖利用范围广、乙醇得率高的菌株,发展多重牛粪利用方式,以实现牛粪生物质资源的高值高效利用.     

玉米秆与猪粪混合发酵产沼气及其古菌解析

为了解混合发酵系统不同发酵时间的古菌组成,采用批式全混发酵工艺进行预处理后的玉米秆和猪粪混合中温发酵产沼气研究,在不同发酵时间取样,利用454焦磷酸测序法测定各样品中古菌的组成.结果表明,该混合发酵启动迅速,第4天(d 4)达到产气高峰,料容产气率为1.46 L L-1 d-1,46 d原料产沼气率、产甲烷率分别为356.55 mL/g(VS)和208.0 mL/g(VS).454焦磷酸测序及分析表明,混合发酵系统中古菌都归属于广古菌门(Euryarchaeota,97.83%-100%)和泉古菌门(Crenarchae ota,0-2.17%);随着发酵时间的延长,甲烷杆菌纲(Methanobacteria)古菌含量由69.84%迅速下降到0.14%,杂色泉古菌(Miscellaneous Crenarchaeotic Group,MCG)和热原体纲(Thermoplasmata)古菌含量则分别由0%、1.05%逐渐上升到2.17%、20.68%,甲烷微菌纲(Methanomicrobia)古菌则从29.84%迅速上升到96.14%后保持高位.研究说明玉米秆和猪粪混合发酵可迅速启动,系统古菌多样性随发酵时间延长而逐渐上升.     

国内外鸡粪处理利用概况

国内外鸡粪处理方法,归纳有以下几种:1.干燥处理:干燥后的鸡粪既达到了除臭、灭菌、减少环境污染的目的,又能作为肥料、饲料而加以利用。干燥方法很多,主要有:笼内干燥,太阳能自然干燥,发酵干燥,火力干燥,微波干燥等.2.燃料处理:燃烧产生的热量可作为能源使用。3.沼气发酵:鸡粪发酵产生的沼气作为能源利用。4.生化处理。5.制造颗粒肥料:作为有机肥施用于花木盆,农田。6.生物转化:粪便被某些低等生物利用合成生物蛋白。7.饲料化:实验证明干燥鸡粪可作为畜牧业的部分饲料来源。     

产甲烷古菌与电子传递体相互作用机制研究进展

厌氧消化是实现有机废弃物资源化最有效的技术之一，实现形式是产生生物沼气.作为一种清洁能源，生物沼气可以有效减少化石燃料的使用，进而减少温室气体的排放.产甲烷古菌位于厌氧发酵链末端，是生物沼气主要成分甲烷的直接生产者.在厌氧消化系统中，产甲烷古菌与发酵链前端微生物以及各种天然和人工电子传递体存在着活跃的电子互营过程，对于维持厌氧消化系统的稳定性和改善生物沼气的生成效率具有重要作用.本文综述近年来报道的在强化厌氧消化过程中常用的铁基与碳基电子传递体与产甲烷古菌的相互作用机制，着重介绍两类电子传递体通过自身氧化还原反应或物理性质与产甲烷古菌细胞膜上的氢酶和细胞色素c进行电子互营的微观作用机理，分析两类电子传递体通过参与胞外电子传递过程与产甲烷古菌能量代谢可能存在的耦合机制，其中乙酸型产甲烷古菌基于电子歧化传递在进行胞外三价铁呼吸过程中存储能量，从而增强产甲烷代谢，改变了目前对甲烷生成的生化和生态学理解，极大推进了产甲烷古菌与胞外电子传递体相互作用的研究.产甲烷古菌胞外电子传递路径的不清晰和其细胞膜上蛋白功能的不确定是制约产甲烷古菌与电子传递体相互作用机制研究的重要因素.因此提出利用快速发展的...     

基于沼气化利用的生物质原料跨季节贮存方法和过程调控策略研究进展

作物秸秆等植物源生物质是生物天然气(沼气)生产的重要原料,但因其固有的收获季节性、时效性等特点无法满足可持续供给的生产要求,必需进行跨季节贮存.为更好地衔接生物质原料贮存与沼气化利用环节,有效整合沼气工程的上下游关系,评述了生物质常见的干法保存和湿法保存方法,并根据原料形态特征差异性着重总结了常规青贮、半干青贮、黄贮、混合贮存等湿法贮存技术的研究现状,从乳酸菌剂、生物酶制剂、化学添加剂、复合添加剂等角度探讨了贮存过程的调控策略.最后,总结比较了青贮过程以及多元化调控策略对生物质原料产沼气(甲烷)性能的影响.目前,有关生物质青贮和青贮原料厌氧消化工艺的研究较为广泛,但由于生物质原料种类繁多,组分复杂多变,二者上下游之间的具体关联机制尚不完全明确,未来需要根据不同物料特性来揭示这种联系机制,并从源头上实现基于沼气生产的贮存过程调控,以期获得能量保存和能源转换的最大化.总之,湿法贮存是生物质原料长时间保存的重要方法,对生物天然气产业快速健康发展具有重要的科学价值和实际意义,沟通贮存与沼气发酵过程上下游之间的衔接机制是该领域未来的研究发展方向.(表3参85)     

城市有机生活垃圾厌氧发酵处理研究

在适当的PH值和搅拌条件下，研究了反应温度、总固体含量、pH值、碳氮比、碳磷比以及接种物量对有机牛活垃圾厌氧发酵产沼气的影响。实验结果表明：有机生活垃圾厌氧消化产沼气的适宜条件是：反应温度50～55℃，总固体含量23％～28％，pH=6．8～7．4，w(C)／w（N)=(20～30)，w(C)／w(P)=50，60％～75％的生物气，可实现能量回收；发酵剩余物可制有机肥，时间为15～20d。接种物量为25％～30％。在厌氧的条件下，可以制取含甲烷实现物质再利用。有机生活垃圾在厌氧消化反应器的停留时间为15～20d。     

南京古泉农村生态工程设计和建设的研究 Ⅴ.古泉生态工程实验场沼气系统的建设与作用的研究

沼气系统是古泉生态实验场的核心部分。通过对沼气的建设和消化池的运转,使实验场产生的有机废弃物得以充分利用,并转化产出了沼气、沼液和沼渣,是农村重要的燃料、饲料和肥料来源。由于废弃物的综合利用,还减轻了实验场各子系统对外界能量的依赖程度,降低了成本,有利于实现持续和稳定的生产,具有显著的经济效益、生态效益和社会效益,故发展沼气是农村生态建设的重要内容之一。     

温度对城市生活垃圾厌氧消化的影响

在TS的质量分数为15．5％的半干式条件下，通过对城市生活垃圾厌氧消化进行批量实验，研究了温度对厌氧消化过程的影响，探讨了不同消化温度对产气量、发酵启动时间以及温度从55℃突降到20℃时对厌氧反应器产气量的影响等办面的问题。实验结果表明，城市生活垃圾厌氧消化的较佳温度为55℃，消化时间短，产气率高，启动时间较快，沼气中的甲烷的平均体积分数为66.3％。     

秸秆干发酵沼气增产研究

研究了复合菌剂预处理秸秆和添加沼气发酵促进剂对秸秆干发酵的影响.结果表明,秸秆经菌剂预处理后的产气量比不加菌剂预处理(对照)提高29.54%;在菌剂预处理过的秸秆中加入促进剂,其产气量比对照提高35.28%,比单纯菌剂预处理提高4.43%.另外,菌剂预处理过的秸秆的TOC降解率和纤维素降解率分别比对照高136.32%和47.68%;秸秆经菌剂预处理后再添加促进剂的TOC降解率、纤维素降解率分别比对照高169.58%和49.62%,比单纯菌剂预处理高14.07%和3.36%.图2表1参8     

改善农村环境发展生态农业

天津市津南区传字营村以家庭为开展种，养，加和庭院经济为基础的一体化生态农业建设，以沼气综合利用为纽带，创建了养猪（牛）－沼气－种菜（果）－养鱼良性循环的生态农业新模式，通过推广和采用无公害水稻栽培管理技术、良种化和保护害虫天敌等生物防治措施，取得了明显的重庆，经济和社会效益。     

皇竹草厌氧发酵产沼气特性

在中温(35℃)条件下,采用批量厌氧发酵对生长期为35 d和68 d的皇竹草的发酵特性进行研究.实验结果表明,两组不同生产期的皇竹草C/N均较低,分别为14.75和17.52.经过45 d的厌氧发酵处理,生长期为35 d的皇竹草产气率为243.77ml.g-1VS,在第1天和第15天出现两个产气高峰,第45天的产气结束;生长期为68 d的皇竹草产气率为247.06 ml.g-1VS,出现4次产气高峰,第45天日产气量为512ml.生长期为35 d和68 d的皇竹草发酵液中乙酸、丙酸、丁酸含量分别为48.48%—72.71%、5.64%—22.99%、6.84%—26.71%和42.51%—64.17%、5.83%—34.20%、10.98%—34.41%,丙酸型发酵和丁酸型发酵交替进行.发酵液的pH值均先降低后升高最后保持相对稳定.皇竹草适合作为沼气发酵的原料加以利用.     

有机废物好氧发酵腐殖质形成机理及农学效应研究进展

腐殖质是有机废物好氧发酵的重要产物,也是发酵产品品质的重要评价标准。腐殖质含有大量官能团,农学效应显著,可以为作物提供营养,改善土壤理化性质。综述近年来国内外有机废物合成的腐殖质结构特点,探讨了有机废物好氧发酵过程中腐殖质形成机理和演化规律,分析了好氧发酵条件(物料类型、温度、水分、碳氮比、氧含量、p H值、物料粒径、发酵工艺)对腐殖质形成和腐殖化程度的影响,以及腐殖质特征性官能团与保肥性、保水性、抗病性等农学效应的关系。从探明好氧发酵腐殖质形成路径,利用同步辐射显微CT技术(SR-μCT)和软X射线谱学显微光束线分别获得腐殖质团聚体的三维结构域信息和腐殖质元素及化学态信息方面进行展望,将好氧发酵产物腐殖质与农业生产直接关联起来,以期为有机废物好氧资源化技术提供科学依据。     

升流式厌氧污泥床工艺处理酵母废液的研究

本文根据酵母废液的水质特点，采用了常温升流式厌氧污泥床处理工艺，即温度在２６．８－２８．０℃，进水ＣＯＤ为７１２９－９８２３ｍｇ·ｌ＾－１时，达到ＣＤＯ去除率６６．０－７１．０％，同时，沼气产率为２．４－３．０Ｌ·ｌ＾－１·ｄ＾－１，沼气中烷含量为６１．５－６９．１％。该法耗能小，沼气可回收，经济效果明显。