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碱处理与粒径大小对复合菌系mc1分解水稻秸秆性能的影响

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乐山师范学院学报 2020年第8期35卷 18-26页

作者：马旭光刘碧秀何文静周若昕韩耀霞江滔唐琼乐山师范学院化学与资源环境学院四川乐山614000 福建农林大学资源与环境学院福建福州315002

微生物技术是高效利用天然木质纤维素的主要途径,但预处理成本高和分解效率低已限制了该技术的广泛应用。文章以水稻秸秆和复合菌系mc1为试验材料,研究了碱处理对mc1分解稻杆性能的影响及其粒径大小(10 cm、5 cm和3 cm)对发酵液中氧浓... 详细信息

微生物技术是高效利用天然木质纤维素的主要途径,但预处理成本高和分解效率低已限制了该技术的广泛应用。文章以水稻秸秆和复合菌系mc1为试验材料,研究了碱处理对mc1分解稻杆性能的影响及其粒径大小(10 cm、5 cm和3 cm)对发酵液中氧浓度和稻杆分解率的影响。结果表明,稻杆粒径大小能调节发酵液中氧浓度,微好氧0.01~0.04 mg/L发酵条件有利于维持mc1对稻杆的高分解率。粒径为10 cm(高于培养液面)稻杆的减重率和木质纤维素成分的分解率显著高于(Pmc1的分解速率,但对稻杆的最终分解程度没有明显影响。甲酸和乙酸是mc1分解稻杆产生挥发性脂肪酸的主要成分。

关键词：复合菌系mc1 水稻秸秆生物预处理氧浓度分解率

mc1预处理对豆秸水解特性及产甲烷效率的影响

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农业环境科学学报 2020年第9期39卷 2074-2080页

作者：曹燕篆张海波苏婉程红艳闫双堆卜玉山崔宗均李佳佳山西农业大学资源与环境学院山西太谷030801 农业农村部环境保护科研监测所天津300191 中国农业大学农学院北京100193

为提高大豆秸秆厌氧发酵产气性能,本文利用复合菌系mc1对灭菌秸秆(SS)及未灭菌秸秆(NSS)进行预处理,研究预处理时间对秸秆水解特性及产甲烷效率的影响。结果表明:mc1能有效降解大豆秸秆,SS经12 d预处理,其纤维素及木质素降解率分别为41.... 详细信息

为提高大豆秸秆厌氧发酵产气性能,本文利用复合菌系mc1对灭菌秸秆(SS)及未灭菌秸秆(NSS)进行预处理,研究预处理时间对秸秆水解特性及产甲烷效率的影响。结果表明:mc1能有效降解大豆秸秆,SS经12 d预处理,其纤维素及木质素降解率分别为41.71%和29.92%,显著高于NSS(P系中VFAs含量显著高于NSS(P菌减缓了mc1对秸秆的降解速率。乙酸是预处理体系中最主要的VFAs产物,整个预处理期间SS和NSS水解液乙酸含量分别高于72.41%和56.23%。与未处理大豆秸秆相比,经过3 d预处理,SS和NSS预处理体系的甲烷累积产量分别提高了36.86%和34.27%,其最大产甲烷速率分别为21.69 mL·d-1·g-1VS和17.44mL·d-1·g-1VS,表明mc1预处理能有效提高大豆秸秆厌氧发酵性能。

关键词：复合菌系mc1 大豆秸秆菌群预处理厌氧发酵动力学特性

菌群预处理对高粱秸秆乙醇-甲烷联合转化效率的影响

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农业环境科学学报 2022年第3期41卷 631-638页

作者：曹燕篆苏婉樊文华卜玉山刘奋武聂督李佳佳崔宗均山西农业大学资源与环境学院山西太谷030801 农业农村部环境保护科研监测所天津300191 中国农业大学农学院北京100193

生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系mc1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸... 详细信息

生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系mc1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率。结果表明:复合菌系mc1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64%,其水解液中可溶性化学需氧量(sCOD)及挥发性有机酸(VFAs)浓度达到最高,分别为8.10 g·L^(-1)和2.92 g·L^(-1)。预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量(以挥发性固体计)最大,达到180.68mL·g^(-1),比未处理秸秆提高了60.56%。预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇(以挥发性固体计)和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg^(-1)和239.50 mL·g^(-1),比未处理秸秆分别提高了173.78%和138.74%,且总产能达到11 947.04 kJ·kg^(-1),是未处理秸秆总产能的2.45倍。高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21%~65.06%,表明微生物菌群mc1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段。

关键词：复合菌系mc1 高粱秸秆乙醇甲烷产能

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mc1对碱处理及未处理谷子秸秆的分解特性比较

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山西农业大学学报（自然科学版） 2018年第9期38卷 66-70页

作者：曹燕篆张建伟闫双堆山西农业大学资源与环境学院山西太谷030801

[目的]本文旨在探索高效纤维素分解复合菌系mc1及碱预处理对谷子秸秆消化过程的影响。[方法]通过监测15d发酵过程中消化液的性质变化,评价mc1对谷子秸秆酸化前处理的效果。[结果]结果表明,复合菌系mc1能有效分解谷子秸秆,碱处理及未处... 详细信息

[目的]本文旨在探索高效纤维素分解复合菌系mc1及碱预处理对谷子秸秆消化过程的影响。[方法]通过监测15d发酵过程中消化液的性质变化,评价mc1对谷子秸秆酸化前处理的效果。[结果]结果表明,复合菌系mc1能有效分解谷子秸秆,碱处理及未处理秸秆15d的总减重分别达到61.8%和60.0%。与未处理秸秆相比,碱处理秸秆0~3d的总减重高出23.33%。秸秆分解过程中胞外木聚糖酶活高于羧甲基纤维素酶活,未处理秸秆为底物时的生物量高于碱处理秸秆。秸秆分解第3天培养液中的乙酸浓度达到最高,碱处理及未处理秸秆为底物时浓度分别为1.27g·L-1、1.18g·L-1。[结论]综上,mc1能够高效分解谷子秸秆,对秸秆资源的转化具有开发利用潜力。

关键词：复合菌系mc1 谷子秸秆生物量分解产物

mc1预处理不同条件对高粱秸秆乙醇-甲烷一体化转化的影响

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MC1预处理不同条件对高粱秸秆乙醇-甲烷一体化转化的影响

作者：苏婉山西农业大学

学位级别：硕士

随着世界经济的发展,人类对能源的需求日益增加,能源危机成为当今社会发展面临的巨大挑战,因而我们急需寻求可再生生物质能源来缓解能源短缺问题。高粱秸秆作为一种木质纤维素可再生生物质资源,可生产液体燃料乙醇和气体燃料甲烷等生物... 详细信息

随着世界经济的发展,人类对能源的需求日益增加,能源危机成为当今社会发展面临的巨大挑战,因而我们急需寻求可再生生物质能源来缓解能源短缺问题。高粱秸秆作为一种木质纤维素可再生生物质资源,可生产液体燃料乙醇和气体燃料甲烷等生物能源。本文以高粱秸秆为原料,研究复合菌系mc1预处理对其乙醇—甲烷一体化转化的影响,为高粱秸秆能源化利用提供理论依据及技术支持。主要结果如下:（1）研究预处理不同时间mc1对高粱秸秆的分解特性及产能的影响,结果发现预处理5天内高粱秸秆保持较高的降解能力。预处理5 d的水解液中COD浓度最高,为7.84 g/L,有机酸总量高达2529.45 mg/L。在后续的产乙醇—甲烷过程中,预处理5 d的乙醇含量与对照（CK-0d）相比提高了39.9%,mc1预处理有效提高了高粱秸秆的乙醇含量。厌氧发酵过程中预处理5 d的处理（EG-5d）在发酵5天时VFAs含量最高,相比对照提高了1.28倍。相比其他处理EG-5d发酵启动快,累积产甲烷量最高,达到239.50m L/g VS,最大产甲烷速率为13.96 m L/d/g VS,说明预处理5 d时,有利于厌氧消化的进行,高粱秸秆厌氧发酵产甲烷的能力明显改善。mc1预处理不同时间的高粱秸秆一体化转化产能均高于未经处理的一体化产能,表明预处理可有效提高高粱秸秆产能。预处理5 d的秸秆一体化能量输出最高,比单产甲烷提高了76.52%。该结果表明预处理5 d时,高粱秸秆进行乙醇—甲烷一体化转化对能源产量提高作用明显。（2）研究mc1预处理不同粒径高粱秸秆的分解特性及产能的影响。粒径为1 mm的秸秆在预处理5天时水解液中COD浓度最大,比初始阶段提高11.59%,VFAs含量最高达2706.67 mg/L。且粒径为1 mm时高粱秸秆发酵产乙醇效果最好,发酵48h乙醇产量最高为0.18 g/g VS,与对照相比乙醇产量提高了20%。在产甲烷过程中粒径为1 mm的处理在发酵5 d时乙酸积累量最高,占VFAs总量的65.56%,产气结束后最大甲烷产量为307.97 m L/g VS,比对照提高了48.83%,甲烷产量明显高于5 mm、1 cm的处理。结果表明当粒径为1 mm时,更有利于高粱秸秆的生物转化。mc1预处理不同粒径的高粱秸秆一体化转化产能均高于未经处理的一体化产能,预处理秸秆粒径为1 mm的一体化转化的能量输出最高达13226.31 k J/kg,比对照CK-1mm的能量输出提高了56.68%,表明mc1预处理可有效提高高粱秸秆产能。mc1预处理粒径为1 mm的一体化产能比单产甲烷产能提高了56.68%,产能提高效果最为明显。（3）研究mc1预处理不同浓度高粱秸秆的分解特性及产能的影响。预处理的秸秆浓度为5%时,水解液中的COD浓度和VFAs在预处理3d时最高。产乙醇时预处理浓度为3%、5%的秸秆在发酵48 h后乙醇含量分别为0.15 g/g VS、0.16 g/g VS,相比对照分别提高了17.6%、12.5%。在产甲烷过程中,浓度为3%的预处理在产气高峰期时,乙酸积累量最高,占VFAs总量的56.42%,显著高于其他处理和对照（p＜0.05）,发酵结束后其累积产甲烷量达到最大值253.08 m L/g VS,最大甲烷速率为16.42 m L/d/g VS。表明mc1预处理高粱秸秆的浓度为3%时,厌氧发酵的产气能力和产甲烷潜力最大。mc1预处理不同浓度的高粱秸秆一体化转化产能均高于未经预处理的一体化产能,处理EG-3%的一体化转化产能比对照提高了42.73%,表明mc1预处理可有效提高高粱秸秆产能。EG-3%的一体化能量输出比单产甲烷提高了39.61%,预处理高粱秸秆的一体化产能显著增加（p＜0.05）。综上,mc1预处理高粱秸秆能够有效提高其产乙醇—甲烷量,总产能与未处理相比提高25.22%以上,与单产甲烷相比提高18.03%以上。本研究以期为高粱秸秆的高效生物转化提供理论依据及技术支持。

关键词：复合菌系mc1 高粱秸秆预处理乙醇甲烷产能