科研产出
玉米秸秆固态和液态厌氧发酵产气性能与微生物种类比较研究
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：厌氧发酵产沼气是中国绿色农业发展过程处理农业废弃物的重要手段,该文以玉米秸秆为研究对象,开展液态、固态厌氧发酵产气性能、微生物系统多样性及演替规律的比较研究,得出如下结论:固态发酵总固体(TS)产气率及甲烷转化率略低于液态发酵,发酵结束后,前者沼液中N、P、C的含量要低于后者;乙酸是两发酵体系挥发性脂肪酸(VFAs)的主要组成,占总VFAs的70%以上。高通量测序结果发现,2个发酵系统中细菌主要以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Cloacimonetes、Synergistetes及Verrucomicrobia为主,这6类菌群占总克隆数的80%以上。而Methanosaeta,Methanospirillum,Methanocorpusculum以及Methanoculleus是两系统优势古菌,并且随消化过程的进行,古菌群落呈现由乙酸型向氢营养型转变的趋势。发酵结束后,上述2类古菌在群落中的占比基本持平。对微生物多样性的聚类分析结果显示,在发酵第4天和第8天后,2个系统中细菌与古菌群落结构的差异逐渐明显。进一步分析表明,影响玉米秸秆液态发酵微生态结构的主要环境因子为乙酸,秸秆纤维素水解可能是制约物能转化率的关键过程;总磷(TP)是影响固态发酵系统微生态结构的关键环境因子,而如何增加产甲烷古菌的生物量是提高原料产气率的关键。该研究结果为调控玉米秸秆厌氧发酵过程、提高其生物降解效率提供了科学依据。
关键词： 秸秆 发酵 甲烷 玉米秸秆 固态厌氧发酵 液态厌氧发酵 微生物群落
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猪粪与玉米秆混合半连续厌氧发酵条件优化研究
《农业生物技术学报 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：为优化重庆地区农村户用沼气池的厌氧发酵过程,提高沼气产量和沼液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率,采用均匀设计,研究了不同运行条件(总固体(total solid,TS)浓度,进料比和搅拌频率)对猪粪和玉米秆混合半连续厌氧发酵过程的影响,探讨了适宜条件下的微生物群落结构。结果表明,产气的适宜条件为TS 7%、进料比5%、搅拌频率2次/d;COD去除的适宜条件为TS 5%、进料比10%、搅拌频率1次/d;TS和搅拌频率越小,COD去除率越高,原料的利用程度越好。综上考虑,选择后者为猪粪与玉米秆混合发酵的最优条件,整个过程平均容积产气率为0.498 L/(L·d);增大换料程度后,产气率由0.405 L/(L·d)提升到0.592 L/(L·d),COD去除率为82.7%,且发酵环境中形成了稳定高效的微生物群落,其中细菌和古菌的优势种群都达到了微生物种群的80%以上,细菌主要是厚壁菌门(Firmicutes,占59.16%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,占26.89%),古菌主要是甲烷八叠球菌属(Methanosarcina,占65.88%)和甲烷杆菌属(Methanobacterium,占18.01%)。本研究为户用沼气池的稳定产气和运行管理提供了科学依据。
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