蓝藻猪粪共发酵产沼气及动力学研究
玉米秸秆与巢湖蓝藻混合厌氧发酵的产沼气性能
玉米秸秆和巢湖蓝藻混合厌氧发酵的产沼气性能一、研究背景近年来巢湖水质富营养化严重，每年的8、9月份经常会爆发蓝藻。
据测定，巢湖年平均蓝藻质量浓度为6～8 mg/L，总蓝藻量可达50～70万t（干生物量）。
目前应对蓝藻爆发的有效手段仍然是组织人力打捞。
由于蓝藻含有藻毒素，氮磷含量高，如不能有效处理，仍有可能造成二次污染。
另一方面，蓝藻富含多糖和蛋白，是一种生物质资源。
厌氧消化是目前有机废弃物的有效处理方式之一。
该处理过程条件温和，运行成本低而且可以有效地分解藻毒素。
然而，由于蓝藻氮含量较高，碳氮比较低，不适宜直接用于厌氧消化过程。
为了提高厌氧发酵的转化效率，近年来不同底物混合厌氧发酵成为研究的热点之一。
混合厌氧发酵是指发酵特性存在互补性的2种或2种以上原料作为厌氧发酵基质进行的生物降解过程。
我国是一个农业大国,农作物秸秆年产量约为7亿吨左右,列世界之首。
但目前我国农作物秸秆的利用率不高,相当数量被自然腐败或燃弃,其中被焚烧。
由于没有得到很好的利用。
近年来各地大面积焚烧秸秆的现象时常发生,秸秆燃烧热值低,不仅造成资源浪费,而且污染环境,毁坏树木和耕地,影响交通安全,甚至引发火灾、交通事故等重大安全事故。
一般认为混合厌氧发酵能起到稀释有毒化合物、提高营养物的平衡、增强微生物的协同效应并进而提高有机质厌氧转化效率的作用。
在中国农村秸秆沼气化工程发展过程中，面临的一大难题是如何提高秸秆类原料厌氧消化的转化效率。
鉴于此，进行了玉米秸秆和巢湖蓝藻混合厌氧发酵试验，考察了不同秸秆和蓝藻混合比例对沼气产率及产气速率的影响，并分析了沼液及沼渣的主要组分，以期为资源化利用蓝藻和秸秆探索一条新的技术途径。
二、国内外研究动态混合厌氧发酵概念的提出可以追溯到20 世纪80 年代初。
Hills首次尝试将牛粪和大麦秸秆混合发酵产沼气，试验发现牛粪能提高大麦秸秆的发酵效率。
此后，混合发酵技术被逐渐引入到沼气发酵产业中: 动物粪便和农作物秸秆的混合发酵被使用于农业和畜牧养殖业产生的废弃物处理过程中；城市污水污泥( sewage sludge，SS) 和OFMSW 的混合发酵被运用到城市垃圾的处理过程中；此外，在工业生产过程中产生的各种废弃物和动物粪便、污水污泥的混合发酵也陆续报道。
畜禽粪污能源化利用研究进展
中国沼气China Biogas2019,37(5)3畜禽粪污能源化利用研究进展邓良伟'，吴有林2,丁能水S何婷-刘刈-张云红I（1.农业部沼气科学研究所，成都610041；2.福建傲农生物科技集团股份有限公司，厦门363001）摘要：畜禽粪污不仅仅是污染物,而且包含大量潜在的能源。
利用畜禽粪便回收能源的方法主要有热化学转化和生物化学转化。
通过热化学转化可以生产热解气(包括氢气)、生物油;通过生物化学转化可以生产氢气、电、沼气、乙醇、生物柴油等多种气态和液态能源。
文章介绍了畜禽粪便热化学气化产燃气、液化产燃油以及畜禽粪便微生物发酵产氢、产沼气、产乙醇;微生物燃料电池产电以及培养藻类产生物油的基本原理和研究进展。
关键词：畜禽粪污；氢气；甲烷；乙醇；生物油；藻类中图分类号：S216.4；X713文献标志码：A文章编号：1000-1166(2019)05-0003-12A Review of Energy Utilization of Animal Manure/DENG Liang-wei1,WU You-Iin2,DING Neng-shui2,HE Ting1,LIU Yi1,ZHANG Yun-hong1/(1.Biogas Institute of Ministry of Agriculture,Chengdu610041,China；2・Fujian Aonong Biological Technology Group Incorporation Limited,Xiamen363001,China)Abstract:Animal manure is not only a pollutant,but also contains a lot of potential energy.The main methods of energy recovery from animal manure are thermochemical conversion and biochemical conversion.Syngas(including hydrogen)and bio・oil can be produced through thermochemical conversion.Gaseous energy such as hydrogen and biogas,liquid energy such as ethanol,biodiesel and other forms energy(electricity)can be produced through biochemical conversion.In this paper,the basic principles and research progress of energy utilization of animal manure are introduced,including gasification and liquefaction of animal manure by thermochemical conversion,the hydrogen,methane and ethanol production by microbial fermentation,electricity production by microbial fuel cell,and oil production by algae cultivation.Key words:animal manure；hydrogen；methane；ethanol；bio-oil；algae畜禽养殖业为人类提供了丰富的肉、蛋、奶等生活必需品，同时也产生了大量粪尿污水（粪污）。
海洋蓝藻发酵技术研究报告
海洋蓝藻发酵技术研究报告海洋蓝藻发酵技术研究报告摘要：随着经济的快速发展和人口的不断增长，全球温室气体排放持续增加，导致气候变暖和环境污染。
为了应对这一挑战，我们迫切需要开发可持续的能源形式和环境友好的化学品。
海洋蓝藻作为一种重要的微生物资源，具有潜在的用于发酵生产高效能源和环境友好的化学产品的能力。
本报告旨在系统评述海洋蓝藻发酵技术的研究进展，分析其应用前景，并探讨该技术的挑战与解决方案。
引言：海洋蓝藻是一类广泛分布于海洋中的原核生物，具有光合作用能力，能够从日照中获取能量并将其转化为化学能。
近年来，人们开始关注海洋蓝藻的潜在应用领域，特别是作为微生物发酵产生生物能源和生物化学品的来源。
海洋蓝藻发酵技术因其独特的优势逐渐受到研究者的关注。
一、海洋蓝藻发酵技术的原理和方法：海洋蓝藻发酵技术是利用海洋蓝藻的代谢特性，通过培养和控制海洋蓝藻的生长环境，使其产生目标产物。
该技术的基本原理包括：1）选择适宜的海洋蓝藻菌株；2）提供合适的光照和培养条件；3）调整营养成分和培养基组成，以促进海洋蓝藻产生所需的产品。
二、海洋蓝藻发酵技术的应用：1. 生物能源生产：海洋蓝藻可通过光合作用将太阳能转化为生物能源，如生物氢、生物甲烷和生物柴油等。
这些生物能源不仅具有环境友好性和可再生性，而且对世界能源问题和碳排放具有重要意义。
2. 生物化学品生产：海洋蓝藻还可以通过发酵产生多种有机化合物，如蛋白质、多糖、抗生素、酶和生物活性物质等。
这些化学品广泛应用于医药、食品、化妆品等领域，具有巨大的市场潜力。
三、海洋蓝藻发酵技术面临的挑战及解决方案：1. 优质菌株筛选：目前对海洋蓝藻的结构和代谢机制理解有限，因此在多个菌株中筛选出具有高产能和高稳定性的菌株是一个难题。
研究人员需要通过基因工程和突变体筛选等方法提高菌株的生产能力。
2. 光照和培养条件控制：光照和培养条件对海洋蓝藻的生长和产物合成有重要影响。
因此，优化光照和培养条件对提高生产效率至关重要。
不同温度下滇池蓝藻沼气发酵的实验研究
不 同温 度 下 滇 池 蓝 藻 沼 气 发 酵 的 实验 研 究
张建 鸿 ， 杨 红 ， 郭德 芳 ， 刘 丽春 ， 张 映 兰。 ，
张无敌 ， 尹芳 ， 赵兴玲 ， 柳静 ， 梁箐。
（ １ ． 云南师范大学 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ２ ； ２ ． 云南省丽江市农村能源管理站 ， 云南 丽江 ６ ７ ４ １ ０ ０ ； ３ ． 云南省辐射环境监督站 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ３ ２ ） 摘 要： 以滇池蓝藻为发酵原料 ， 改变 发酵 温度 ， 采用批 量式发酵工 艺进行沼气 发酵实 验。实验结果
爆发不仅对滇池造成了严重的污染 ， 而其释放的藻毒素也威胁着人类的健康。 自 １ ９ ９ ３ 年 以来 ， 各级政
府 为治 理滇 池做 出 了不 懈 的努力 ， 投 入 了大量 的资金 ， 开 展 了缔 网箱 养鱼 ， 实行 全流 域禁磷 ， 工业 污染 源 实 现达 标排 放 ， 修 建污 水处 理厂 ， 控制 城市 污水 的排 放 ， 实施 截 污工 程 ， 底 泥疏 浚 ， 开 展 滇河 道综 合 整 治 等 一系 列 的综 合 治理措 施 ＿ ３ ］ ， 但是 收效 甚微 。根 据近 年来 滇池 的水质 报告 ＿ ４ ］ ， 滇 池水质 并未 得到根 本 性 的改善 。许 国国内外 的专 家学 者提 出 ， 要 改变 滇池蓝 藻 的治理 理念 ， 根据 蓝藻 本身 是一种 具有 开发潜 力 的资源 ， 加 强蓝藻 的综 合利 用 。 目前 蓝藻 的综合 利用 主要 集 中在 ： 将 蓝藻 进行 能源 转化 ， 产 生 沼气 ； 提取 天 然色 素 ＿ ５ ； 提 取藻 蓝蛋 白Ｅ ６ ３ 等 。而其 中滇 池 蓝藻 沼气 发酵 的利 用方 式 以其 可操 作 性 、 能 源 回收 性 显 现 出巨大 的优势 ， 以滇 池蓝 藻 为原料 ， 进行 沼气 发酵参 数 的实 验研究 ， 将 为滇池 蓝 藻治理 提供理 论依 据 。
以猪粪为原料的沼液成分分析
以猪粪为原料的沼液成分分析聂莹;曾晓楠【摘要】[目的]分析以猪粪为原料的沼液成分.[方法]对以猪粪为原料的沼液进行了分析检测,包括pH、营养元素、重金属、总挥发性有机物及抗生素.[结果]猪粪沼液的pH呈微碱性,且随气温升高而升高.沼液中氮、磷、钾含量较为丰富;各种重金属的含量低于国家《城镇垃圾农用控制标准》的标准限值.总挥发性有机物含量为1.365 2 mg/L,OTC为0.083 47 mg/L,TC为0.049 07 mg/L,CTC为0.042 29mg/L.[结论]该研究为更合理地开发利用沼液奠定了坚实的理论基础.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2013(000)028【总页数】3页(P11467-11468,11542)【关键词】沼液;营养元素;重金属;总挥发性有机物;抗生素【作者】聂莹;曾晓楠【作者单位】湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙410127;湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙410127【正文语种】中文【中图分类】S181.3随着生态农业的发展，可循环农业模式在全世界被广泛关注。
沼气发酵技术即厌氧发酵产沼气工艺已在我国各地得到了广泛的推广与应用。
据统计，截至2006年底，我国已建成的沼气池总数已超过2 200多万个［1］。
人们在得到便利清洁能源的同时也遇到了如何处置大量沼液、沼渣的问题。
相关研究表明，沼液、沼渣中除了含有丰富的氮、磷、钾等植物所需营养元素以及复杂的微生物菌群外，还含有多种氨基酸、微量元素、抗生素、激素等［2］。
因此，沼液、沼渣在现代农业生产中得到了广泛的应用，如在“猪－沼－菜”、“猪－沼－花”三位一体农业模式中的沼液浸种、沼液添加饲料喂养、沼液改良土壤、沼液减少农作物病虫害等［3－5］。
但沼液的化学组成及其随季节的变化规律研究尚显不足［6］，为了更高效合理利用沼液，笔者对沼液四季的pH及营养成分、夏季沼液中部分活性成分进行了检测分析，得到了以猪粪为主要原料的沼液的相关研究数据。
巢湖蓝藻产沼气的试验研究
翟志军 一 马 欢 ， 军 ， ， 李 蔡冬清 ， 相勤 ， 跃进 ， 王 吴 姚建铭 ， ， 增亮 余
（． １中国科学院离子柬生物工程学重点实验室 ， 安徽合肥 ２０３ ；． ３０ １ 中国科学院安徽循环经济技术工程院， ２ 安徽合肥 ２０８ ） ３０ ８
摘要 ［ 目的］ 探讨 对巢湖蓝藻厌氧 发酵资源化利用的潜 力 ：［ 方法 ］ 以巢湖新 鲜蓝藻 为原料 ， 进行厌 氧发 酵产 沼气试验 ， 分析产 沼 气的 最佳 条件 一［ 结果］ 结果表 明， 接种物 与蓝藻体积 比为 １２ ， 气最佳 ｊ在 平均温度为 ２ ． ：时 产 ７５℃的发酵环境 中发 酵５ ， ０ 蓝藻 产 气潜力 ｄ 为 ３８２ ｆ ｇＶ 产 气潜 力为 ３３ ３ ｌｇ 沼气中甲烷 的平均含量 为 ６ ． ％ ， ６ ． ｎ／ ， Ｓ ５ｌ ８ ． ｍ／ ， ３ ３４ ６ 蓝藻 利用率为 ５ ．１ Ｖ 利用率为 ５ ． ％。 ［ ４ （ ％， Ｓ ） ８３ ５ 结论 ］
巢湖新 鲜蓝藻可以作为发 酵原料 生产沼 气。 关键词 巢湖 ； 蓝藻 ； 厌氧发 酵； 沼气
中图分 类号 ￥１． ２６２
文献标识码 Ａ
文章编号 ０１— ６１ ０８１ — ５８ — ２ ５７ ６１（ ０ ） ０ ４ ０ ２ ２ ０
点“藻”成金水更清——太湖科学治理催生的“蓝藻新产业”
点“藻”成金水更清——太湖科学治理催生的“蓝藻新产业”潘杰;王慧梅【摘要】走进无锡市水利局蓝藻治理办公室，一组组数据立刻吸引了我们的眼球：“一吨藻浆——混合发酵产生2—3立方米沼气——发电4．25度；一吨藻泥——混合发酵产生23立方米沼气——发电39．1度……”。
水利局副局长张海泉指着这一排排数据告诉我们：“别看这些数据平淡枯燥，却直观描述了太湖蓝藻治理的艰辛过程。
”我们走访后进一步了解到了数据背后许多生动的故事……【期刊名称】《群众》【年(卷),期】2010(000)007【总页数】2页(P51-52)【关键词】太湖蓝藻;科学治理;新产业;水利局;办公室;无锡市;副局长;发电【作者】潘杰;王慧梅【作者单位】江苏省水利厅【正文语种】中文【中图分类】F832.33走进无锡市水利局蓝藻治理办公室，一组组数据立刻吸引了我们的眼球:“一吨藻浆——混合发酵产生2-3立方米沼气——发电4.25度；一吨藻泥——混合发酵产生23立方米沼气——发电39.1度……”。
水利局副局长张海泉指着这一排排数据告诉我们：“别看这些数据平淡枯燥，却直观描述了太湖蓝藻治理的艰辛过程。
”我们走访后进一步了解到了数据背后许多生动的故事……2007年因蓝藻提前爆发引发无锡供水危机后，“太湖蓝藻”成为各界关注焦点，也引起各级政府的高度重视，以引清释污、调水引流、蓝藻打捞及处置、湖泛监控、生态清淤为特征的太湖综合治理的推进力度前所未有，用无锡水利局王鸿涌局长的话说，那就是“下了大决心，花了真功夫”！实践证明，打捞蓝藻是治理太湖、保护水源、改善水质最直接最环保最有效的措施。
对于普通民众而言，观太湖水质好坏，就先观蓝藻多少，蓝藻多少成了判断太湖水质好坏的敏感指标——治理太湖主要就是治理蓝藻。
确实，这是一件难事。
藻类不同于水草，水与藻类互溶，抓不上手，网也兜不住。
就是蓝藻本体，也含有99%以上的水份。
打捞蓝藻——看似走不通的路，无锡水利局硬是用科学的思路走通了这条路。
蓝藻猪粪共发酵产沼气及动力学研究
蓝藻猪粪共发酵产沼气及动力学研究王寿权;严群;阮文权【期刊名称】《食品与生物技术学报》【年(卷),期】2008(027)005【摘要】对蓝藻与猪粪分批混合发酵进行了研究.结果表明,猪粪与蓝藻总固体(TS)质量比例在3∶7时产气效果最好,发酵最佳初始pH为8.0.在整个反应中,产沼气潜力分别为175 mL/g、546 mL/g、560 mL/g,发酵出料中总氮含量为2.2 g/L,总磷含量为0.14 g/L,未检出藻毒素,可以作为肥料使用.对发酵的生化产沼气潜力(BMP)的研究结果表明,最终甲烷产量 B 0 为302.5 mL/g,反应速率常数 k 为0.144 d -1 ,整个产甲烷的过程与Cheynoweth方程的相关系数 R 2 为0.976 7,能够用Cheynoweth方程较好反映蓝藻与猪粪混合产甲烷的规律.【总页数】5页(P108-112)【作者】王寿权;严群;阮文权【作者单位】江南大学,工业生物技术教育部重点实验室,江苏,无锡,214122;江南大学,工业生物技术教育部重点实验室,江苏,无锡,214122;江南大学,环境与土木工程学院,江苏,无锡,214122;江南大学,工业生物技术教育部重点实验室,江苏,无锡,214122;江南大学,环境与土木工程学院,江苏,无锡,214122【正文语种】中文【中图分类】Q89;X7【相关文献】1.猪粪和玉米秸秆的不同配方比对厌氧发酵产沼气的影响 [J], 王悦;张润;刘莎2.猪粪与奶牛粪混合半连续厌氧共发酵产沼气研究 [J], 邱艳君;张欣;梁贤军3.固含量对猪粪中温厌氧发酵产沼气及其动力学研究 [J], 范超;刘伟;苏小红;王欣4.猪粪与奶牛粪混合半连续厌氧共发酵产沼气研究 [J], 邱艳君;张欣;梁贤军;5.石竹梅与猪粪混合半干发酵产沼气试验研究 [J], 张振; 谢明阳; 尹芳; 张无敌; 赵兴玲; 杨红; 吴凯; 王昌梅; 柳静因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太湖蓝藻打捞和资源化利用的实践与思考
太湖蓝藻打捞和资源化利用的实践与思考蓝藻在地球上已经生存了35亿年以上，但近期太湖蓝藻大规模爆发是由于严重的水污染和富营养化引起的。
20世纪80年代以来，水污染日渐严重，1990年太湖以蓝藻为主的藻类（以下简称蓝藻）第一次爆发后便年年爆发，而2007年在贡湖（太湖北部的湖湾）取水口附近产生大规模的蓝藻爆发和“湖泛”（严重污染的底泥在厌氧状态下发生强烈生化反应的俗称）的联合作用使湖水发臭，形成供水危机。
中央、省、市均高度重视，采用了调水、打捞蓝藻、人工降雨、提高水处理深度和确保纯净水供应等科学合理的措施，顺利渡过了供水危机。
清除蓝藻的技术、方法有物理、化学、生物、生化等多种，从对蓝藻的影响或去向来分，总体为三类：一是直接清除水体中蓝藻，并移出水体，即打捞蓝藻法，这是目前非常有效的和学术界没有争议的一种方法；二是在水体中直接杀死蓝藻，使蓝藻残体中的N、P营养盐得到分解、降解，或部分气化后逸出水面，如电催化技术除藻、改性黏土技术除藻、化学法除藻、微生物除藻、生物酶法除藻、超声波杀藻等；三是抑制蓝藻生长，如植物抑藻和鱼类控藻等。
无锡根据本地水域的具体情况、功能要求和可能条件，选择上述技术、方法的一种或多种，发挥其最大长处，尽量避免其副作用。
1打捞蓝藻经过太湖供水危机，无锡市政府就把打捞清除蓝藻由应对供水危机的应急措施变为治理太湖的长期措施。
主要选择的是物理打捞蓝藻法。
无锡已购置、配置了80多台套的蓝藻打捞清除设备，组建了专业蓝藻打捞队伍，基本实行定点打捞。
2007年、2008年分别打捞富藻水（蓝藻与水的混合体，含水率在99％~99．9％左右）19．6万m3、51万m3。
打捞方法已由2007年的人工打捞升级为2008年的机械打捞为主。
目前的蓝藻打捞设备主要是移动吸藻船、吸藻泵水上固定平台或陆上固定点，局部区域采用人工打捞，并且利用局部有利地形富集蓝藻，提高打捞蓝藻效率。
大规模打捞蓝藻可大幅度减少水体中的N、P等营养盐，据研究测试，太湖蓝藻（干物质）含N、P率分别为6．7％、0．68％，打捞并移出水面的富藻水含干物质率为1％~0．1％，平均以0．55％计，则2007年、2008年分别打捞蓝藻干物质为1078t、2805t，分别折合去除N、P各为72．2t、7.3t，187．9t、19．1t。
蓝藻厌氧发酵产沼气机械搅拌工艺优化及中试验证_余亚琴
第30卷第22期农业工程学报V ol.30 No.222014年11月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2014 253 蓝藻厌氧发酵产沼气机械搅拌工艺优化及中试验证余亚琴1,2，吴义锋2（1.盐城工学院土木工程学院，盐城 224003； 2. 东南大学能源与环境学院，南京 210096）摘 要：在蓝藻厌氧发酵过程中，由于蓝藻密度较小，容易在反应器中上浮而结壳，从而降低反应器产气效率。
该文以蓝藻为原料，研究机械搅拌对其厌氧发酵产沼气的影响。
分别选取不同的搅拌周期、搅拌持续时间及搅拌强度3个因素，在试验的基础上采用响应曲面法确定蓝藻厌氧发酵产气的最佳搅拌因素，为蓝藻厌氧发酵产沼气技术应用提供技术参数。
以模拟得到的二次多项式回归方程，从而预测得到蓝藻最佳搅拌条件为：搅拌周期6 h、搅拌持续时间20 min/次、搅拌强度56 r/min。
中试中，在最佳搅拌条件下，蓝藻的比产气速率、比产甲烷速率最大，分别为0.39、0.236 L/(L·g)。
研究发现：搅拌强度对蓝藻厌氧发酵产沼气影响最大，搅拌周期其次，搅拌持续时间最小；搅拌强度过大、搅拌频繁将会破坏适于特定厌氧微生物生长的微环境，使系统中不同种属厌氧微生物的协同作用受到局部破坏，反应器中污泥的蛋白酶、脱氢酶及辅酶活性下降，产气率降低；搅拌强度小、搅拌周期长，蓝藻容易上浮，与污泥中微生物接触有效接触减少，蓝藻转换效率低，微生物活性降低。
适当的搅拌混合可以破坏蓝藻上浮结壳，同时提高蓝藻与微生物之间接触效果及产气效率。
关键词：沼气；发酵；蓝藻；响应曲面法；机械搅拌doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.22.031中图分类号：S216.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-22-0253-07余亚琴，吴义锋. 蓝藻厌氧发酵产沼气机械搅拌工艺优化及中试验证[J].农业工程学报，2014，30(22)：253－259.Yu Yaqin, Wu Yifeng. Optimization of mechanical stirring technology in anaerobic fermentation treating algae and pilot trial validation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(22): 253－259. (in Chinese with English abstract)0 引 言湖泊富营养化和蓝藻水华发生是目前全世界共同面临的重大环境问题之一。
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第27卷第5期2008年9月 食品与生物技术学报Journal of Food Science and Biotechnology Vol.27 No.5Sep. 2008 文章编号:167321689(2008)0520108205 收稿日期:2008207210. 基金项目:江苏省高技术研究项目(D G 2006044);江苏省自然科学基金项目(B K2006023);江苏省太湖治理科技专项(BS2007099).作者简介:王寿权(19852),男,江苏扬州人,环境工程硕士研究生.3通讯作者:阮文权(19662),男,上海人,工学博士,教授,博士生导师.主要从事环境生物技术研究.Email :wqruan @.蓝藻猪粪共发酵产沼气及动力学研究王寿权1, 严群1,2, 阮文权31,2(1.江南大学工业生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;2.江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡214122)摘 要:对蓝藻与猪粪分批混合发酵进行了研究。
结果表明,猪粪与蓝藻总固体(TS )质量比例在3∶7时产气效果最好,发酵最佳初始p H 为810。
在整个反应中,产沼气潜力分别为175mL/g 、546mL/g 、560mL/g ,发酵出料中总氮含量为212g/L ,总磷含量为0114g/L ,未检出藻毒素,可以作为肥料使用。
对发酵的生化产沼气潜力(BM P )的研究结果表明,最终甲烷产量B 0为30215mL/g ,反应速率常数k 为01144d -1,整个产甲烷的过程与Cheynowet h 方程的相关系数R 2为019767,能够用Cheynowet h 方程较好反映蓝藻与猪粪混合产甲烷的规律。
关键词:蓝藻;猪粪;厌氧发酵;沼气;生化产沼气潜力中图分类号:Q 89;X 7文献标识码:AStudy on the Production and Dynamics of Methane Production byCo 2fermentation of Blue 2G reen Algae and Pig ManureWAN G Shou 2quan1, YAN Qun1,2, RUAN Wen 2quan31,2(11Key Laboratory of Industrial Biotechnology ,Ministry of Education ,Jiangnan University ,Wuxi 214122,China ;21School of Environmental and Civil Engineering ,Jiangnan University ,Wuxi 214122,China )Abstract :A laboratory 2scale st udy was performed on t he batch anaerobic digestion of blue -green algae and pig manure using multi -reactor system to co mpare t he met hane p roduction f rom t hese subst rates.The result s showed t hat t he optimum p roportional of pig manure and blue -green algae was 3∶7and p H was 810.The highest biogas p roduction was achieved at 175mL/g ,546mL/g and 560mL/g.(此处中文的意思就比较难以理解。
可能需要再检查一下。
)After anaerobic digestion ,t he content of total nit rogen (TN )and total p hosp horus (TP )was 212g/L and 0114g/L ,respectively.No microcystin was detected in t he digested p roduct ,t his indicated t hat t he p roduct could be used as fertilizer.The result s obtained in t he biochemical met hane potential (BMP )test s showed t hat t he final met hane yield (B 0)was 30215mL/g and t he reaction rate constant (k )was 01144d -1.The met hane p roduction process was highly correlated to t he Cheynowet h equation (R 2=019767),which indicated t hat t he BM P of pig manure and blue -green algae could be described using t he equation (B =B0(1-e -kt )K ey w ords:blue2green algae;pig manure;anaero bic fermentation;biogas;BM P 2007年5月,太湖出现了规模较大的一次蓝藻爆发事件。
太湖蓝藻爆发后,直接打捞蓝藻作为应急措施,每天都有1000多吨蓝藻水从太湖水体中打捞上来,累计约18万吨。
蓝藻的打捞及打捞后的处理是现阶段太湖治理过程中一大亟待解决的问题。
在能源匮乏、环境污染的今天,将废弃的生物质能转化为人们可利用的化学能源[1-2],越来越成为人们关注的焦点。
这样既可以解决环境污染问题,又能够缓解能源危机。
生物质厌氧发酵主要产物之一沼气是一种可再生清洁能源。
将废弃的生物质厌氧消解,用来作为产生沼气的原料,在能源紧缺的今天具有非常重要的意义。
藻类中纤维素含量较低,容易消解[3],而猪粪既是发酵的原料同时又能为厌氧发酵提供菌种,而且猪粪厌氧发酵技术已经成熟,因此对打捞的蓝藻与猪粪混合厌氧消解来产生沼气,正成为目前大规模处理蓝藻的一个有效而又可行的方法,对蓝藻进行厌氧发酵产沼气的研究也具有非常重要的意义。
在生物厌氧消化技术中,为了评价各种原料的甲烷产生潜力,由Owen等人[4]首先提出了BMP 分析方法(Biochemical Met hane Potential Assay),后经多位研究者应用并做适当修正,用于确定各种厌氧消化原料最终的甲烷产量。
利用BM P分析方法,对蓝藻厌氧消化进行研究,确定蓝藻消化的最终甲烷产量,对评估蓝藻资源化潜力具有指导意义。
1 材料与方法111 实验材料太湖蓝藻:取自无锡十八湾胡埭镇蓝藻堆放点,堆放时间约8个月。
猪粪:取自无锡市南洋农畜业有限公司的养猪场。
蓝藻与猪粪的性质见表1。
表1 蓝藻与猪粪性质T ab.1 Ch aracteristics of blue2green algae and pig m anure 实验材料TS质量分数/%VS质量分数/%蓝藻415～6316～418猪粪15～2512～20112 分析方法甲烷含量:采用气相色谱仪(GC910型,上海产)、TCD检测器进行测定;TS、VS:称重法[5];COD:重铬酸钾氧化法[6];TN:过硫酸钾氧化2紫外分光光度法[5];TP:过硫酸钾氧化2锑钼抗分光光度法[5]藻毒素:高压液相色谱法[7];p H:采用Mettler2Toledo Delta320型p H计测定;沼气收集:排水法。
113 实验方法及装置实验中采用的实验装置如图1所示。
图1 实验装置图Fig.1 Schem atic diagram of experimental equipment 将猪粪与蓝藻按干物质(共20g TS)配成一系列的质量比例(1∶9～10∶0)后加水定容到600 mL,置于(35±2)℃的水浴锅中,厌氧消解15d,研究蓝藻与猪粪物料质量比对发酵产沼气的影响。
在最优粪藻质量比例下,调节进料的p H,分别为515,610,615,710,715,810,815,通过不同初始p H条件下的产沼气情况来研究初始p H对蓝藻猪粪混合发酵产沼气的影响。
2 结果与讨论211 蓝藻与猪粪厌氧发酵工艺条件21111 不同质量比例猪粪与蓝藻发酵产沼气情况比较 对猪粪与蓝藻的质量比例进行了研究,以干物质量(每个体系中总干物质为20g)为标准,按一系列质量比例混合(猪粪与蓝藻质量比例为1∶9～10∶0),经过15d发酵,其结果见图2。
由图可知,在猪粪与蓝藻干物质质量比例为3∶7时,产沼气901 第5期王寿权等:蓝藻猪粪共发酵产沼气及动力学研究量和甲烷产量都最高,沼气量达1500mL,甲烷量达750mL。
在这个质量比例下,沼气中平均甲烷质量分数为50%,高于其他比例下的甲烷含量。
由于蓝藻中纤维素含量较低,易于消化[3],比较适合作为原料,所以粪藻质量比从10∶0提高到3∶7时,随着蓝藻比例的提高,产沼气量和甲烷量都增加。
然而粪藻质量比进一步提高,作为接种物的猪粪在反应体系中比例越来越少,接种物的减少降低了蓝藻的反应强度,同时蓝藻中碳氮质量比较低,而猪粪碳氮质量比较高,接种猪粪能够调节反应体系中的碳氮质量比,因此,猪粪的减少也使反应体系中的碳氮质量比失衡,沼气量和甲烷产量都有所下降。
从整个实验来看,沼气量和甲烷量随着粪藻质量比而呈现正态分布状况,在粪藻质量比为3∶7时沼气产量和甲烷含量都达到最大值,分别达到1500mL和750mL。
图2 不同比例猪粪与蓝藻产沼气量与产甲烷量比较Fig.2 Comparison of proportions of blue-green algae and pig manure on meth ane production21112 初始p H对猪粪蓝藻混合发酵产沼气的影响 在反应器中控制不同的p H可定向选择特定的产酸微生物种群,从而控制产酸类型与数量[8-9],影响后面的产甲烷过程。
另一方面,产甲烷微生物对p H的要求一般比较高[10],p H被认为是影响产甲烷菌的最重要因素之一[11],控制合理的p H才能使产甲烷菌的活性提高,产气量增多。
为了确定猪粪与蓝藻发酵的最佳初始p H,以便用于大规模的蓝藻处理,对最佳粪藻质量比例(3∶7)下的发酵初始p H进行优化,初始p H设为515,610,615,710,715,810,815。