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    間歇空氣攪拌可提升沼氣發酵產氣效率

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      近日,農業農村部沼氣科學研究所畜禽糞污能源化利用與污染控制團隊提出了一種新的沼氣發酵攪拌技術——間歇空氣攪拌,改變了沼氣發酵需要在嚴格厭氧條件下進行的認知。相關研究成果在線發表在《生物資源技術(Bioresource Technology)》上。

      

      據楊紅男博士介紹,攪拌是畜禽糞污沼氣發酵不可或缺的工藝環節。現有的攪拌方式有機械、水力和沼氣攪拌。相比水力攪拌和機械攪拌,沼氣攪拌在能耗、運行成本和實用性方面更具有發展潛力。但是沼氣攪拌易受產氣量的影響,并且需要防爆鼓風機、安全閥等復雜的安全設施。傳統觀點認為,由于氧氣(空氣)對嚴格厭氧的產甲烷菌具有毒害作用,因此,沼氣發酵需要在厭氧環境中進行。

      該團隊基于國內外有關沼氣發酵系統對微量氧氣耐受及機制的最新研究進展,提出了采用間歇空氣攪拌替代沼氣攪拌的科學假設。通過實驗室小試,證明了空氣攪拌的可行性,并得出相比現有的攪拌方式,間歇空氣攪拌可以進一步提高產氣效率,同時還具有去除沼氣中硫化氫的作用。間歇空氣攪拌對沼氣發酵過程產氣效率提升的主要原因包括:一是空氣攪拌增強了底物與微生物之間的傳質效率;二是空氣攪拌創造了瞬時的微氧環境,促進了顆粒性有機物的水解和揮發性脂肪酸的降解,增強了兼性菌和氫營養性產甲烷菌之間的互營關系。通過本研究,對沼氣發酵過程兼性厭氧和嚴格厭氧微生物之間的關系與物質轉化有了新的理解和認識。

      該研究得到中國農科院科技創新工程和現代農業產業技術體系建設專項資金資助。(通訊員 蒲虹宇)

      原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124047

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