专栏与综述

  • 共发酵策略促进鸡粪沼气发酵产气性能的研究进展

    赵玥;邓良伟;熊浩然;李进锋;杨红男;

    鸡粪因含氮量高、碳氮比(C/N)偏低,单独进行沼气发酵时易出现氨抑制、有机酸积累等问题,制约沼气发酵系统产气效率与运行稳定性。共发酵策略将鸡粪与其他有机废弃物混合发酵,可有效平衡系统营养、增强缓冲能力、稀释抑制物浓度,从而显著改善发酵性能。系统综述了鸡粪共发酵的底物类型选择、产气性能提升效果及其内在机理,可为优化鸡粪沼气工程的工艺设计与运行调控提供参考。

    2025年06期 v.43;No.210 3-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 165K]
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  • 外源电场强化厌氧消化性能的研究进展

    常璐祎;张惠;陈江燕;黄馨莹;雷云辉;郭晓博;

    生物天然气作为一种清洁、低碳的可再生能源在缓解能源危机和碳减排压力方面极具潜力。厌氧消化是制备生物天然气的主要途径,但种间氢传递效率低易导致发酵液酸化,降低产甲烷性能。外源电场是强化互营微生物种间电子传递的新途径。文章介绍了外源电场在电极表面富集电活性微生物菌群和促进胞外电子传递的作用机制,分析了电压大小、电极材料、反应器结构以及供电方式等对电场强化厌氧消化反应器(电发酵反应器)设计的影响,讨论了外源电场促进复杂底物降解、解除氨氮和酸抑制的研究现状。最后,展望了外源电场在高效电极材料开发、种间电子传递作用机制解析和电发酵反应器应用等方面的研究趋势。

    2025年06期 v.43;No.210 12-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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微生物

  • 高效分解纤维素芽孢杆菌的筛选及评价

    贾雯;刘美汛;任磊;吴思谋;程如越;何方;

    为比较不同地区、不同类型来源具有纤维素降解潜力的芽孢杆菌的分布,选育具有高效分解纤维素能力的芽孢杆菌,从成都、红原、昆明、西双版纳4个地区收集动物粪便、土壤及腐殖质、沼气池及堆肥3种类型的样品,经CMC-Na培养富集、分离纯化及16S r DNA鉴定,筛选芽孢杆菌并采用DNS法检测纤维素滤纸酶活(U·m L~(-1))。在收集到的206份样品中分离得到芽孢杆菌1246株,包括Lysinibacillus、B. subtilis、B. cereus、Brevibacillus、B.amyloliquefacien、Paenibacillus、B. licheniformis、B. altitudinis8个菌种。土壤及腐殖质来源的芽孢杆菌种类最丰富,沼气池及堆肥来源的数量最多,粪便来源的种类最少。此外,成都地区土壤中筛得的芽孢杆菌数量最多;昆明地区的种类最丰富;红原地区的种类和数量是最少的。45℃培养下菌株分离率及种类均高于37℃。193株芽孢杆菌中171株呈纤维素酶活性阳性,其中B. subtilis平均酶活最高(24.07 U·m L~(-1)),B. amyloliquefaciens和B. licheniformis阳性率为100%,此外有14株菌株的酶活超过标准菌B. subtilis ACCC 11089,其中B. subtilis FHYH58-6酶活最高(33.32 U·m L~(-1))。结果表明:不同地区以及不同类型来源具有纤维素分解潜能的芽孢杆菌的分布不同。芽孢杆菌的纤维素酶活性具有菌株特异性,但B. subtilis表现出较高酶活,其中一株B. subtilis FHYH58-6的酶活最高,具有进一步研究和应用的价值。

    2025年06期 v.43;No.210 20-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
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废弃物处理与资源化利用

  • 合成微生物组预处理对蒸汽爆破高粱秸秆厌氧发酵性能的影响研究

    王君;黄玉玲;陈晓茹;任尧;马伊然;庄勇;祝其丽;张雪萍;谭芙蓉;刘林培;

    预处理是提升高粱秸秆厌氧发酵性能的有效策略之一。然而,当前合成微生物组预处理对蒸汽爆破高粱秸秆厌氧发酵性能的影响及其机制仍不清晰。因此,基于自主构建的一种高效预处理合成微生物组,以蒸汽爆破后的酿酒高粱秸秆原材料,系统分析合成微生物组对其厌氧发酵性能的影响。结果表明,合成微生物组预处理在厌氧发酵初期的甲烷日产量、累计产量、p H值、VFAs含量等指标均表现出显著优势。进一步通过Illumina高通量测序发现,不同处理间微生物群落结构也存在显著差异。实验组中产甲烷古菌Methanosarcina和Methanobacterium的相对丰度显著高于对照组。这些发现不仅将为缓解高粱秸秆厌氧发酵“启动慢”提供技术突破,更为以酿酒高粱秸秆为典型代表的川黔地区特色农业废弃物沼气化利用提供理论依据。

    2025年06期 v.43;No.210 29-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K]
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  • 光合细菌处理沼液及其处理后沼液的无害化应用

    孔秀琴;陈彤;张亚玲;何乐萍;罗英海;李影;罗东霞;

    为了避免沼液对环境造成的二次污染,选择用光合细菌处理沼液,离心分离后的沼液上清液用来进行种子浸种实验,开发沼液的无害化应用。研究结果表明:在黑暗好氧条件下接种F/M=3光合细菌量,沼液的COD从2128 mg·L~(-1)降至920.8 mg·L~(-1),其去除率达到56.4%,且经过光合细菌处理后的沼液腐殖质含量增加了88.22%,表明其在农作物种植中的适用性和营养价值提高。通过绿豆种子萌发实验,其发芽指数和活力指数相比原沼液浸种分别提高了412.19%、344.23%,显著提高了绿豆种子萌发效果。该研究结果降低了沼液的污染程度,提高了沼液在农用领域的适用性,开发出一种无害化高效浸种液。

    2025年06期 v.43;No.210 37-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K]
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  • 调控胶冻样类芽孢杆菌添加量对工业堆肥效率与污染物去除的影响

    贺伟;李永强;郭大江;韩菲;袁旭峰;

    以鸡粪沼渣和蘑菇渣为原料,在工业规模条垛式堆肥系统中,探究了不同添加量(0%、0.1%、1%、5%)的胶冻样类芽孢杆菌液体菌剂对堆肥腐熟进程及污染物去除的影响。通过监测堆肥过程中的温度、含水率、p H值、电导率(EC)、有机质、氮素形态变化、种子发芽指数(GI)以及抗生素降解等指标,评估了菌剂添加量对堆肥效果的影响。结果表明,添加1%菌剂(T2处理)可显著促进堆肥进程,使堆体提前升温(第4天达50℃),并延长高温期至32 d(较对照延长5 d)。同时,该处理下堆肥腐熟度最佳,种子发芽指数高达88.19%。在污染物去除方面,1%菌剂处理对四环素类(土霉素降解率93.33%)和磺胺类抗生素(磺胺嘧啶降解率98.57%)的去除效果最为显著。研究证实:1%添加量的胶冻样类芽孢杆菌可优化工业堆肥效率并强化污染物去除,为畜禽粪污资源化提供技术支持。

    2025年06期 v.43;No.210 45-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 374K]
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  • 养猪粪污高效降解技术研究

    李祥;崔宁;王金佩;侯新江;张养利;赵永民;白吉庆;

    文章以养猪粪污降解率、臭味指数、浊度、种子发芽率为评价指标,从众多的微生物菌剂中筛选出酶系丰富、活力高的微生物菌种,以期高效降解禽畜粪便。采用分别培养,按比例混合,营养负载的方式,制成养猪粪污高效降解组合菌剂,研究菌种种类、组合菌剂的添加量、发酵时间对粪污降解的影响。结果发现枯草芽孢杆菌、哈茨木霉、细黄链霉菌液体培养物按1∶1∶1的比例混合,其降解率、浊度、臭味指数均优于单一菌种,说明组合菌剂发挥了协同效用。采用“菌泥黏附”技术建设粪污高效发酵池的费用仅为沼气池的44.4%,发酵周期为传统沼气发酵的3.2倍,处理后的粪污澄清透亮,种子发芽指数达到92%以上。结果表明该研究筛选出的组合菌剂及采用的“菌泥黏附”技术在养猪粪污处理方面具有良好的应用前景和推广价值,解决了夏天粪污臭味大,抑制作物生长的技术难题,为传统沼气池的改造提供思路。

    2025年06期 v.43;No.210 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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  • 热水解对餐厨垃圾厌氧消化和脱水的影响

    任征然;高金华;王佳伟;文洋;张含;

    为探究热水解对餐厨垃圾厌氧消化及脱水效果的影响,该研究在130℃~170℃条件下开展了餐厨垃圾热水解、中温厌氧消化和板框脱水试验。结果表明:有机负荷(OLR)为3.14 g VS·L~(-1)d~(-1)时,未经过热水解的餐厨垃圾不能稳定厌氧消化,单位总固体(TS)产气低至399 L·kg~(-1)TS以下,而130℃和140℃处理的污泥沼气产率分别为778和788 L·kg~(-1)TS,并维持厌氧消化稳定性,p H值7.6~7.8,VFAs<603 mg·L~(-1);但温度达到150℃时,难降解化学需氧量(RCOD)占比超过60.8%,导致沼气产率下降。150℃和160℃处理的污泥沼气产率分别为711和724 L·kg~(-1)TS,170℃时产率骤降至280 L·kg~(-1)TS。动力学分析表明,餐厨垃圾中蛋白质水解活化能(48.26k J·mol~(-1))远高于糖类(11.56 k J·mol~(-1)),表明蛋白质对温度更敏感。此外,150℃及以上热水解显著改善脱水性能,泥饼含水率降至74.3%~76.0%,而对照组未能形成脱水泥饼。该研究为餐厨垃圾热水解工艺的优化提供了理论依据。

    2025年06期 v.43;No.210 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 474K]
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  • CSTR+两级AO+化学除磷+臭氧氧化+混凝工艺在处理猪场尿泡粪污水中的应用

    黄方明;

    通过某规模化养猪场尿泡粪污水处理提标改造,阐述了改进措施及处理工艺方案,对改造后的优势进行了分析,并展示了提标改造后污水的最终处理效果:COD<100 mg·L~(-1)、氨氮<15 mg·L~(-1)、TP<8.0 mg·L~(-1),为其他类似的尿泡粪养猪场进行提标改造提供了实践经验和参考。

    2025年06期 v.43;No.210 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
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  • 蛋鸡粪厌氧消化预处理除砂工艺设计与试验

    阳红;冯进;赵婉情;李贇;周一龙;陈家杰;罗彬;舒文中;刘军;

    蛋鸡粪中含有大量的砂砾,如果直接进入厌氧消化罐会造成厌氧罐内快速淤积,需要频繁进行清罐,并加速设备的磨损。为此设计一套以高效除砂器为核心设备的蛋鸡粪预处理除砂工艺系统,并以新鲜蛋鸡粪为原料分别进行了序批式和连续式运行试验,检测了不同含固率、不同循环次数下所有粒径砂砾的总除砂率和鸡粪的有机质损失率,还检测了不同粒径砂砾的去除率。结果表明,序批式运行时,最佳的鸡粪含固率在13%及以下,最佳循环次数为3次及以上,此时所有粒径砂砾的总除砂率大约为94%,其中粒径0.2~0.5 mm的砂砾去除率在80%~90%,0.5~2 mm的砂砾去除率超过98%,2 mm以上的砂砾去除率为100%,鸡粪有机质损失率均在1%以下;连续式运行时,最佳的鸡粪含固率范围也在13%及以下,最佳循环次数为3次及以上,此时所有粒径砂砾的总除砂率大约为83%,其中粒径0.2~2 mm的砂砾去除率在80%~90%,2 mm以上的砂砾去除率为100%,有机质损失率均在1%以下。推荐工程运行时控制蛋鸡粪含固率在10%~13%,循环次数为3次,较为经济。使用该蛋鸡粪除砂系统,可大幅减缓厌氧罐的淤积速度,延长厌氧罐清罐的间隔时间。

    2025年06期 v.43;No.210 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 304K]
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工程与应用

  • 大规模生物质合成天然气数智化控制系统研制

    李少涵;刘秀峰;陈龙;司德春;许落成;段昌兵;吴从义;

    人类对全球气候变化和能源危机问题的解决依赖于绿色能源与可再生能源的开发,生物质能作为一种清洁、可持续的能源形式受到各国的广泛关注,但由于生物质转化利用的核心技术主要集中于发达国家,且对其内容进行封锁和垄断,为此设计一款数智化控制系统,通过介绍某大规模生物质合成天然气项目,详细阐述了其工艺流程、控制系统设计及实际运行效果,旨在为类似项目的规划与实施提供参考。

    2025年06期 v.43;No.210 79-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 633K]
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  • 高负荷厌氧发酵固-液两相流模拟与搅拌配置优化研究

    杨新飞;刘海超;曹燃;

    为解决高负荷厌氧发酵过程中物料浓度不稳、混合均化度差、物料分层、易产生发酵抑制及微生物群落失稳等问题,对高负荷厌氧发酵过程固液两相流场和搅拌配置进行了数值模拟优化研究。采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,针对生产规模大尺寸高负荷厌氧发酵罐,研究了不同罐体高径比(H/D)、搅拌器高度、搅拌器层数、搅拌器组合方式及沼液分层过程持续时间等因素对流场均匀性和固相分布的影响。研究结果表明,较小的高径比、3+8 m的双顶搅拌模式,能够实现较合理功耗下的发酵罐流场均化,而最佳搅拌策略是搅拌5~10 min后静置30~40 min。该研究证明了计算机流场模拟可有效优化实体大尺度高负荷厌氧发酵系统。

    2025年06期 v.43;No.210 88-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 886K]
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碳减排

  • 畜禽粪污堆置过程碳排放分析

    王旭;田雪力;李鑫昊;左耀国;朱能敏;罗涛;

    畜禽粪污堆置过程是农业系统中重要的温室气体(CH_4、N_2O)排放源。系统综述了畜禽粪污在收集、储存与处理各环节的碳排放特征及关键影响因素。研究表明:养殖粪污采用干清粪和混合刮粪可减少温室气体碳排放,粪水采用合理筛网尺寸的固液分离设备可降低可生化性固体含量,减少81%CH_4排放;堆置高度、温度、p H值及水分条件显著影响温室气体生成路径与排放强度。末端减排技术中,添加生物质炭、微生物菌剂等辅料,采用锯末覆盖以及沼气发酵工程,均展现出良好温室气体减排潜力。其中,沼气工程应用可至少降低粪污管理中10%~45%的温室气体排放,兼具能源替代与碳减排双重效益,是实现粪污资源化与低碳化协同发展的关键技术路径。未来应加强“快速固液分离+快速发酵+甲烷高效利用”的集成模式研究,以推动我国畜禽养殖业绿色转型。

    2025年06期 v.43;No.210 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 145K]
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  • 基于区块链与大数据融合的沼气碳资产管理平台设计研究

    廖海生;徐晓丽;

    针对沼气工程碳资产管理中数据可信困境、核算精度不足、碳资产流通滞缓等痛点问题,文章通过区块链技术与大数据技术深度融合,设计了一种物联感知层、大数据处理层、区块链管理层、智能应用层、用户交互层的沼气碳资产管理5层架构模型,实现了“物联感知-动态分析-链上确权-智能交易”的沼气碳资产全流程管理,为沼气碳资产提供了“监测-核算-认证-交易”的一站式解决方案。实验结果表明,平台在碳核算精度提升78.2%、开发成本降低62.9%、交易效率提升312倍、平台可信度综合评分高达98分,为大规模沼气碳资产开发提供可靠技术支撑,对推动沼气行业参与全国碳市场具有显著实践价值。

    2025年06期 v.43;No.210 108-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 437K]
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