CN103966266A - 一种提高沼气发酵产气量的方法 - Google Patents

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孙晓红
崔迪
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Abstract

一种提高沼气发酵产气量的方法，涉及一种提高沼气发酵沼气量的方法。本发明是为了解决现有的沼气发酵沼气产量低的问题。本发明方法：一、制备丁酸梭菌发酵液；二、发酵。本发明促使水解发酵阶段的发酵产物高效产生丁酸，大幅度增强体系内丁酸的浓度，与未进行预处理的普通厌氧发酵的丁酸产量对照实验相比，丁酸的产量可提高84.21％以上，最终使得沼气产气量提高19.02％。本发明主要应用于沼气发酵。

Description

一种提高沼气发酵产气量的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高沼气发酵产气量的方法。
背景技术：
在沼气发酵过程中，经常会发生由于产酸细菌繁殖过快，产甲烷细菌繁殖慢，原料的水解酸化速度超过产气速度，使池内大量有机酸累积导致酸抑制，严重时会出现“酸中毒”现象，致使沼气发生器不能正常运行，致使沼气产量低。
发明内容：
本发明为了解决现有的沼气发酵中产沼气产量低的问题，从而提供一种提高沼气发酵产沼气量的方法。
本发明的一种提高沼气发酵产气量的方法具体是按以下步骤进行的：
一、制备丁酸梭菌发酵液：向培养基中加入半胱氨酸，通入氮气煮沸后保温15min，然后转移至厌氧瓶或厌氧管中在温度为115℃的条件下高温高压灭菌15min，得到灭菌后的培养基；将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为35℃～40℃的条件下静置12h～16h，得到丁酸梭菌发酵液；所述的培养基中胰蛋白胨含量为5g/L、牛肉膏含量为5g/L、酵母浸粉含量为10g/L、葡萄糖含量为5g/L、刃天青含量为0.5mL/L、盐溶液含量为40mL/L；所述的盐溶液中CaCl2·2H2O的含量为0.25g/L、MgSO4·7H2O含量为0.5g/L、K2HPO4含量为1g/L、KH2PO4含量为1g/L、NaHCO3含量为10g/L，NaCl含量为2g/L；所述的半胱氨酸在培养基中的浓度为0.5g/L；
二、沼气发酵：将新鲜的猪粪自然风干去杂并粉碎后过40目筛，得到干燥的猪粪；将500g干燥的猪粪、684.21g的水和步骤一得到的131.58g的丁酸梭菌发酵液一起加入到容积为5L厌氧培养罐中，用固体石蜡密封后在温度为37.13℃的条件下进行固态预发酵27.22h，开盖接入0.6L的新鲜沼液，然后加水使得厌氧培养罐中的液面达到4L，密封后在温室下进行连续发酵；
本发明用丁酸梭菌进行预发酵，使得丁酸/乙酸显著增大减少了酸性末端，减缓了酸中毒现象，并且一定程度地降低了丙酸的含量，减轻了丙酸对沼气发酵体系内混合菌群的抑制，尤其降低了对甲烷菌的活性抑制，因此提高了沼气的产量。本发明为进一步将丁酸梭菌开发成沼气发酵预处理剂奠定了实验基础。
本发明的有益效果：
一、本发明可实现畜禽粪便等有效资源化的利用，达到缓解日益严峻的环境污染压力的目的，并为可再生清洁型能源沼气提供现实有力理论依据；
二、本发明促使水解发酵阶段的发酵产物高效产生丁酸，大幅度增强体系内丁酸的浓度，与未进行预处理的普通厌氧发酵的丁酸产量对照实验相比，丁酸的产量可提高84.21％以上，最终使得沼气产气量提高19.02％；
三、本发明丁酸梭菌多作为益生菌使用，且分离源安全，因此用作为沼气生长促进剂不会给环境带来二次污染；
四、本发明只需要在沼气发酵前期进行预发酵，具有操作简便、成本低廉。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种提高沼气发酵产气量的方法具体是按以下步骤进行的：
一、制备丁酸梭菌发酵液：向培养基中加入半胱氨酸，通入氮气煮沸后保温15min，然后转移至厌氧瓶或厌氧管中在温度为115℃的条件下高温高压灭菌15min，得到灭菌后的培养基；将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为35℃～40℃的条件下静置12h～16h，得到丁酸梭菌发酵液；所述的培养基中胰蛋白胨含量为5g/L、牛肉膏含量为5g/L、酵母浸粉含量为10g/L、葡萄糖含量为5g/L、刃天青含量为0.5mL/L、盐溶液含量为40mL/L；所述的盐溶液中CaCl2·2H2O的含量为0.25g/L、MgSO4·7H2O含量为0.5g/L、K2HPO4含量为1g/L、KH2PO4含量为1g/L、NaHCO3含量为10g/L，NaCl含量为2g/L；所述的半胱氨酸在培养基中的浓度为0.5g/L；
二、沼气发酵：将新鲜的猪粪自然风干去杂并粉碎后过40目筛，得到干燥的猪粪；将500g干燥的猪粪、684.21g的水和步骤一得到的131.58g的丁酸梭菌发酵液一起加入到容积为5L厌氧培养罐中，用固体石蜡密封后在温度为37.13℃的条件下进行固态预发酵27.22h，开盖接入0.6L的新鲜沼液，然后加水使得厌氧培养罐中的液面达到4L，密封后在温室下进行连续发酵。
本实施方式用丁酸梭菌进行预发酵，使得丁酸/乙酸显著增大减少了酸性末端，减缓了酸中毒现象，并且一定程度地降低了丙酸的含量，减轻了丙酸对沼气发酵体系内混合菌群的抑制，尤其降低了对甲烷菌的活性抑制，因此提高了沼气的产量。本发明为进一步将丁酸梭菌开发成沼气发酵预处理剂奠定了实验基础。
本实施方式的有益效果：
一、本实施方式可实现畜禽粪便等有效资源化的利用，达到缓解日益严峻的环境污染压力的目的，并为可再生清洁型能源沼气提供现实有力理论依据；
二、本实施方式促使水解发酵阶段的发酵产物高效产生丁酸，大幅度增强体系内丁酸的浓度，与未进行预处理的普通厌氧发酵的丁酸产量对照实验相比，丁酸的产量可提高84.21％以上，最终使得沼气产气量提高19.02％；
三、本实施方式丁酸梭菌多作为益生菌使用，且分离源安全，因此用作为沼气生长促进剂不会给环境带来二次污染；
四、本实施方式只需要在沼气发酵前期进行预发酵，具有操作简便、成本低廉。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为37℃的条件下静置14h，得到丁酸梭菌发酵液。其它与具体实施方式一相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：本试验的一种提高沼气发酵产气量的方法具体是按以下步骤进行的：
一、制备丁酸梭菌发酵液：向培养基中加入半胱氨酸，通入氮气煮沸后保温15min，然后转移至厌氧瓶或厌氧管中在温度为115℃的条件下高温高压灭菌15min，得到灭菌后的培养基；将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为37℃的条件下静置14h，得到丁酸梭菌发酵液；所述的培养基中胰蛋白胨含量为5g/L、牛肉膏含量为5g/L、酵母浸粉含量为10g/L、葡萄糖含量为5g/L、刃天青含量为0.5mL/L、盐溶液含量为40mL/L；所述的盐溶液中CaCl2·2H2O的含量为0.25g/L、MgSO4·7H2O含量为0.5g/L、K2HPO4含量为1g/L、KH2PO4含量为1g/L、NaHCO3含量为10g/L，NaCl含量为2g/L；所述的半胱氨酸在培养基中的浓度为0.5g/L；
二、沼气发酵：将新鲜的猪粪自然风干去杂并粉碎后过40目筛，得到干燥的猪粪；将500g干燥的猪粪、684.21g的水和步骤一得到的131.58g的丁酸梭菌发酵液一起加入到容积为5L厌氧培养罐中，用固体石蜡密封后在温度为37.13℃的条件下进行固态预发酵27.22h，开盖接入0.6L的新鲜沼液，然后加水使得厌氧培养罐中的液面达到4L，密封后在温室下进行连续发酵。
本试验促使水解发酵阶段的发酵产物高效产生丁酸，大幅度增强体系内丁酸的浓度，与未进行预处理的普通厌氧发酵的丁酸产量对照实验相比，丁酸的产量可提高84.21％以上，最终使得沼气产气量提高19.02％。

Claims (2)

1.一种提高沼气发酵产气量的方法，其特征在于提高沼气发酵产气量的方法具体是按以下步骤进行的：
一、制备丁酸梭菌发酵液：向培养基中加入半胱氨酸，通入氮气煮沸后保温15min，然后转移至厌氧瓶或厌氧管中在温度为115℃的条件下高温高压灭菌15min，得到灭菌后的培养基；将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为35℃～40℃的条件下静置12h～16h，得到丁酸梭菌发酵液；所述的培养基中胰蛋白胨含量为5g/L、牛肉膏含量为5g/L、酵母浸粉含量为10g/L、葡萄糖含量为5g/L、刃天青含量为0.5mL/L、盐溶液含量为40mL/L；所述的盐溶液中CaCl2·2H2O的含量为0.25g/L、MgSO4·7H2O含量为0.5g/L、K2HPO4含量为1g/L、KH2PO4含量为1g/L、NaHCO3含量为10g/L，NaCl含量为2g/L；所述的半胱氨酸在培养基中的浓度为0.5g/L；
二、沼气发酵：将新鲜的猪粪自然风干去杂并粉碎后过40目筛，得到干燥的猪粪；将500g干燥的猪粪、684.21g的水和步骤一得到的131.58g的丁酸梭菌发酵液一起加入到容积为5L厌氧培养罐中，用固体石蜡密封后在温度为37.13℃的条件下进行固态预发酵27.22h，开盖接入0.6L的新鲜沼液，然后加水使得厌氧培养罐中的液面达到4L，密封后在温室下进行连续发酵。
2.根据权利要求1所述的一种提高沼气发酵产气量的方法，其特征在步骤一将丁酸梭菌接入到灭菌后的培养基中，在温度为37℃的条件下静置14h，得到丁酸梭菌发酵液。
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