成都生物所高負荷混合厭氧發酵制備生物燃氣研究獲進展

文章來源：成都生物研究所    發布時間：2015-08-03  

厭氧發酵制備生物燃氣技術，在緩解能源短缺、優化能源結構，減少環境污染、應對氣候變化，緩解三農問題、推進城鎮化建設以及發展循環經濟、建設生態文明方面已顯示出了其不可替代的作用。然而，在技術層面，目前普遍采用的單一原料、低負荷厭氧發酵難以獲得較高的原料產氣率和池容產氣率，從而限制了生物燃氣工程的經濟盈利性。混合原料厭氧發酵可以通過優化原料特性和營養結構，提高原料產氣率；高負荷厭氧發酵能夠顯著提高池容產氣率，但較高的負荷會降低原料產氣率，兩者存在一定的矛盾關系。而且，高負荷條件下的厭氧發酵系統容易酸化失穩，造成發酵系統的不穩定，甚至崩潰。

　　中國科學院成都生物研究所研究員劉曉風課題組的副研究員李東，為平衡原料產氣率和池容產氣率，實現厭氧發酵系統的效率與穩定兼顧，從工藝優化、抑制機理、生物強化、失穩控制四個方面開展高負荷混合厭氧發酵制備生物燃氣技術研究，目前取得了階段性進展。在工藝方面，通過混合發酵原料配比、不同有機負荷條件下的產氣效率與穩定性評價，獲得了厭氧發酵系統較佳的原料配比和有機負荷率以及再次條件下的原料產氣率和池容產氣率；在抑制機理方面，通過對發酵系統的中間代謝產物、液相因子等的監測和代謝途徑分析，明確了不同原料特性條件下高負荷厭氧發酵的抑制成因，并構建了抑制區域分布圖；在生物強化方面，通過對厭氧發酵系統的限制步驟/因子分析，利用互營丙酸+丁酸氧化菌、互營乙酸氧化菌+嗜酸耐酸產甲烷菌的組合策略，強化了厭氧發酵過程降解較慢的限速步驟，并對已經酸化的厭氧發酵系統進行抑制解除；在失穩控制方面，篩選除了具有失穩預警功能的指標，通過單一指標優化整合形成耦合指標，構建了高負荷厭氧發酵失穩預警模型，初步探索出一套高負荷穩定發酵的控制策略。