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厌氧发酵过程调控与强化

来源：花匠小妙招时间：2024-12-16 15:47

专题

厌氧发酵过程调控与强化

厌氧发酵是指在厌氧条件下，利用多种微生物将有机质转化成生物燃气的过程，其不仅可以回收利用生物质废弃物，减少环境污染，还可同时产生清洁能源，对改善我国能源结构、推动生态文明建设具有重大意义。在当前的工程实际运行过程中，尚存在产气效率低、运行不稳定等问题，为此我们从2020年刊出的论文中选取了5篇与厌氧发酵技术相关的文章，组成“厌氧发酵过程调控与强化”虚拟专题，希望相关研究成果能为推进我国农业废弃物资源化利用提供理论和技术支持。

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化学与化学工程

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。

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化学与化学工程

朱哲, 石耀威, 宋超, 戴壮强, 蔡凡凡, 陈畅, 刘广青

研究了猪粪（PM）和鸡粪（CM）分别与碱性过氧化氢预处理茄子秸秆（PES）在不同比例下共消化产甲烷性能，结果表明：共消化可以缩短反应迟滞期和甲烷日产高峰到达时间，提高累积甲烷产量；当mPES：mPM为1：1、1：2和1：4时，累积甲烷产量（基于挥发性固体含量，VS）分别为283.4、338.8 mg/L和359.2 mL/g，较PES单独消化提升了24.7%、49.1%和58.0%，较茄子秸秆（ES）单独消化提升了187.7%、243.9%和264.6%；在mPES：mCM为2：1~1：4时，累积甲烷产量较PES单独消化提升3.1%~26.5%，较ES单独消化提升了137.9%~192.0%。

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化学与化学工程

李莹, 卢新发, 李秀金, 左晓宇, 袁海荣

为了比较不同预处理温度对玉米秸秆暗发酵制氢性能的影响，在不同温度（40、80、120、160 ℃和200 ℃）下，采用1% H2SO4和2% NaOH两种试剂分别对玉米秸秆进行预处理，再进行中温暗发酵实验，接种物来源于以猪粪为原料的厌氧消化后的沼液。结果表明：最佳的预处理条件为80 ℃下，采用1% H2SO4对玉米秸秆预处理60 min，其单位总固体（TS）产氢量达到27 mL/g，比未预处理玉米秸秆提高了56.27%，且最大产氢速率最高可达到15.42 mL/h，比未预处理玉米秸秆的最大产氢速率提高了83.57%。玉米秸秆产氢最适宜的pH值范围为5.0~5.5，不同预处理温度会对产酸量和产酸的组分造成影响，发酵类型均为丁酸型发酵。因此，预处理温度是影响暗发酵制氢性能的一个重要因素。

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化学与化学工程

冯江华, 韩国然, 朱凯, 朱保宁

针对餐厨垃圾高负荷厌氧消化极易酸化且缺乏有效预警指标的技术问题，在中温条件下进行模拟餐厨垃圾单相厌氧消化实验。通过分析对比pH值、产气量、挥发性脂肪酸（VFA）以及胞外聚合物（EPS）等指标在消化过程中的变化，比较了这些指标的酸化预警能力与时间上的先后性。结果表明：pH值在第26 h降到5.5以下，产气量在第22 h增幅小于1%，VFA质量浓度在第22 h超过10 000 mg/L，以常规指标作为酸化预警指标存在一定的滞后性。EPS能更敏感地对体系变化做出反映，即在体系酸化前胞外多糖质量浓度下降，胞外蛋白质质量浓度上升，蛋白质与多糖质量浓度比值整体趋势持续上升直至酸化。以EPS中的蛋白质与多糖质量浓度比作为酸化预警指标能比传统指标提前约5 h，便于对体系及时作出调整，减少工程上不必要的损失。

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化学与化学工程

师杨蕾, 蔡凡凡, 宁志芳, 朱哲, 刘广青, 陈畅

利用单因素法研究了碱性过氧化氢预处理过程中的H2O2浓度、预处理温度以及预处理时间3个因素对醋渣厌氧消化性能的影响，结果表明，H2O2浓度、预处理温度和预处理时间的最优条件分别为4%、40℃和12 h。经实验验证，在最佳联合预处理条件下醋渣厌氧消化累积甲烷产量（基于挥发性固体含量）达302.0 mL/g，生物降解率为70.0%，较未预处理醋渣提升了54.4%。