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生物强化青贮预处理对甜高粱厌氧消化产甲烷效果影响
1
作者
董斌彦
尹鑫
+3 位作者
任海伟
田辉
王昱
李金平
《农业工程学报》
北大核心
2025年第13期272-280,共9页
为探讨不同类型添加剂对甜高粱青贮预处理的强化作用和厌氧消化产甲烷效能影响,比较研究了瘤胃液、沼液、纤维素酶、木聚糖酶等4种添加剂对甜高粱木质纤维组分和微观结构变化的影响,并重点从产甲烷进程、消化液特征、系统稳定性等角度...
为探讨不同类型添加剂对甜高粱青贮预处理的强化作用和厌氧消化产甲烷效能影响,比较研究了瘤胃液、沼液、纤维素酶、木聚糖酶等4种添加剂对甜高粱木质纤维组分和微观结构变化的影响,并重点从产甲烷进程、消化液特征、系统稳定性等角度探索青贮强化预处理对甜高粱能源转化效益影响的差异性。结果表明,与原料相比,青贮强化预处理能使甜高粱中的半纤维素和木质素分别减少14.67%~30.99%和10.30%~47.23%,纤维素含量增加6.32%~35.93%,相对结晶指数CrI增加1.34%~13.08%,且延长预处理时间有助于瓦解木质纤维素抗降解屏障结构。青贮甜高粱的厌氧消化系统运行稳定,整个消化过程保持适宜pH值(7.73~8.25)和氨氮浓度(1350~1600 mg/L)。青贮预处理能有效缩短厌氧消化延滞期0.8~1.37 d,日产甲烷量和累积产甲烷量分别提高了24.32%和7.91%。从经济效益角度分析,所有青贮预处理组的产甲烷收益均明显高于原料,尤其沼液作为强化添加剂最为经济有效(681.73元/t)。因此,结合沼气工程运行实际,推荐使用沼液作为青贮强化预处理的添加剂,不仅能提高甜高粱的能源转化效率,还能降低规模化沼气工程处理沼液的成本,实现沼液资源的循环利用。
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关键词
甜高粱
青贮预处理
生物强化
厌氧消化
经济效益分析
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职称材料
异常毕赤酵母和纤维素酶对青贮甜高粱产甲烷潜力的影响
被引量：
6
2
作者
任海伟
李仲琦
+7 位作者
赵亚宁
丁闻浩
张丙云
李金平
陆栋
刘瑞媛
李连华
孙永明
《中国生态农业学报（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1804-1820,共17页
本文探究了单独或联合使用异常毕赤酵母(Pichia anomala)和纤维素酶对甜高粱青贮质量和厌氧消化产甲烷潜力的调控效果,利用高通量测序解析了厌氧消化过程中微生物菌群的多样性,结合经济性能分析筛选廉价高效的青贮预处理添加剂。结果表...
本文探究了单独或联合使用异常毕赤酵母(Pichia anomala)和纤维素酶对甜高粱青贮质量和厌氧消化产甲烷潜力的调控效果,利用高通量测序解析了厌氧消化过程中微生物菌群的多样性,结合经济性能分析筛选廉价高效的青贮预处理添加剂。结果表明,甜高粱青贮过程中,单独或联合使用2种添加剂的青贮品质均为优良,其中异常毕赤酵母和纤维素酶联合处理组(PC组)的综合评价值为0.66,单独添加异常毕赤酵母(Pa组)的评价值次之为0.63;两种添加剂均能有效保存青贮甜高粱的可溶性碳水化合物、粗蛋白、纤维素和半纤维素等能量组分,降低酸性洗涤木质素、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等木质纤维组分,增加乳酸和乙酸含量,强化青贮发酵进程。尤其,PC组的可溶性碳水化合物保存效果最佳,木质素去除率高达62.55%;Pa组中蛋白质保存完好,乳酸和乙酸含量最高,分别为50.01 g·kg^(−1)(DM)和18.35 g·kg^(−1)(DM)。青贮预处理能明显提升甜高粱的厌氧发酵产甲烷效能,与新鲜原料组相比,PC组累计产甲烷量提高30.13%,为457.70 mL(CH_(4))·g^(−1)(VS),消化迟滞期缩短62.96%,生物降解指数最高,达72.39%;Pa组的预处理效果次之,最大产甲烷速率提升33.57%,消化迟滞期缩短33.33%,且消化系统都相对稳定。厌氧消化系统中属水平优势细菌为发酵单胞菌(Fermentimonas)和梭状芽孢杆菌(Clostridium_sensu_stricto_1),与pH呈负相关,与化学需氧量(COD)和总挥发性脂肪酸(TVFA)呈正相关。优势古菌属为甲烷八叠球菌(Methanosarcina)和甲烷短杆菌(Methanobrevibacter),其中甲烷八叠球菌与COD和TVFA呈负相关,与pH呈正相关;甲烷短杆菌与COD和TVFA呈正相关,与pH呈负相关关系。综合青贮质量、产甲烷性能和经济性分析,推荐单独使用异常毕赤酵母作为甜高粱青贮预处理的生物强化剂。
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关键词
甜高粱
生物添加剂
青贮预处理
厌氧消化
产甲烷潜力
微生物菌群
经济性分析
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职称材料
题名
生物强化青贮预处理对甜高粱厌氧消化产甲烷效果影响
1
作者
董斌彦
尹鑫
任海伟
田辉
王昱
李金平
机构
兰州理工大学能源与动力工程学院
兰州理工大学生命科学与工程学院
甘肃省太阳能与生物质互补多联供系统重点实验室
西北低碳城镇支撑技术协同创新中心
出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第13期272-280,共9页
基金
国家自然科学基金项目(51666010)
甘肃省自然科学基金优秀博士项目(24JRRA203)
国家重点研发计划项目(2022YFB4201901-1)。
文摘
为探讨不同类型添加剂对甜高粱青贮预处理的强化作用和厌氧消化产甲烷效能影响,比较研究了瘤胃液、沼液、纤维素酶、木聚糖酶等4种添加剂对甜高粱木质纤维组分和微观结构变化的影响,并重点从产甲烷进程、消化液特征、系统稳定性等角度探索青贮强化预处理对甜高粱能源转化效益影响的差异性。结果表明,与原料相比,青贮强化预处理能使甜高粱中的半纤维素和木质素分别减少14.67%~30.99%和10.30%~47.23%,纤维素含量增加6.32%~35.93%,相对结晶指数CrI增加1.34%~13.08%,且延长预处理时间有助于瓦解木质纤维素抗降解屏障结构。青贮甜高粱的厌氧消化系统运行稳定,整个消化过程保持适宜pH值(7.73~8.25)和氨氮浓度(1350~1600 mg/L)。青贮预处理能有效缩短厌氧消化延滞期0.8~1.37 d,日产甲烷量和累积产甲烷量分别提高了24.32%和7.91%。从经济效益角度分析,所有青贮预处理组的产甲烷收益均明显高于原料,尤其沼液作为强化添加剂最为经济有效(681.73元/t)。因此,结合沼气工程运行实际,推荐使用沼液作为青贮强化预处理的添加剂,不仅能提高甜高粱的能源转化效率,还能降低规模化沼气工程处理沼液的成本,实现沼液资源的循环利用。
关键词
甜高粱
青贮预处理
生物强化
厌氧消化
经济效益分析
Keywords
sweet sorghum
ensiling pretreatment
bioaugmentation
anaerobic digestion
economic efficiency analysis
分类号
S216 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
异常毕赤酵母和纤维素酶对青贮甜高粱产甲烷潜力的影响
被引量：
6
2
作者
任海伟
李仲琦
赵亚宁
丁闻浩
张丙云
李金平
陆栋
刘瑞媛
李连华
孙永明
机构
兰州理工大学生命科学与工程学院
甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室
中国科学院近代物理研究所
中国科学院广州能源研究所
出处
《中国生态农业学报（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期1804-1820,共17页
基金
国家自然科学基金项目(51666010)
甘肃省自然科学基金重点项目(21JR7RA203)
+2 种基金
中国博士后科学基金(2019T120961)
兰州理工大学红柳杰出青年支持计划(JQ2020)
兰州理工大学红柳一流交叉学科支持计划(0807J1)资助。
文摘
本文探究了单独或联合使用异常毕赤酵母(Pichia anomala)和纤维素酶对甜高粱青贮质量和厌氧消化产甲烷潜力的调控效果,利用高通量测序解析了厌氧消化过程中微生物菌群的多样性,结合经济性能分析筛选廉价高效的青贮预处理添加剂。结果表明,甜高粱青贮过程中,单独或联合使用2种添加剂的青贮品质均为优良,其中异常毕赤酵母和纤维素酶联合处理组(PC组)的综合评价值为0.66,单独添加异常毕赤酵母(Pa组)的评价值次之为0.63;两种添加剂均能有效保存青贮甜高粱的可溶性碳水化合物、粗蛋白、纤维素和半纤维素等能量组分,降低酸性洗涤木质素、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维等木质纤维组分,增加乳酸和乙酸含量,强化青贮发酵进程。尤其,PC组的可溶性碳水化合物保存效果最佳,木质素去除率高达62.55%;Pa组中蛋白质保存完好,乳酸和乙酸含量最高,分别为50.01 g·kg^(−1)(DM)和18.35 g·kg^(−1)(DM)。青贮预处理能明显提升甜高粱的厌氧发酵产甲烷效能,与新鲜原料组相比,PC组累计产甲烷量提高30.13%,为457.70 mL(CH_(4))·g^(−1)(VS),消化迟滞期缩短62.96%,生物降解指数最高,达72.39%;Pa组的预处理效果次之,最大产甲烷速率提升33.57%,消化迟滞期缩短33.33%,且消化系统都相对稳定。厌氧消化系统中属水平优势细菌为发酵单胞菌(Fermentimonas)和梭状芽孢杆菌(Clostridium_sensu_stricto_1),与pH呈负相关,与化学需氧量(COD)和总挥发性脂肪酸(TVFA)呈正相关。优势古菌属为甲烷八叠球菌(Methanosarcina)和甲烷短杆菌(Methanobrevibacter),其中甲烷八叠球菌与COD和TVFA呈负相关,与pH呈正相关;甲烷短杆菌与COD和TVFA呈正相关,与pH呈负相关关系。综合青贮质量、产甲烷性能和经济性分析,推荐单独使用异常毕赤酵母作为甜高粱青贮预处理的生物强化剂。
关键词
甜高粱
生物添加剂
青贮预处理
厌氧消化
产甲烷潜力
微生物菌群
经济性分析
Keywords
Sweet sorghum
Bioaugmentation additive
Ensiling pretreatment
Anaerobic digestion
Methanogenic potential
Microbial communities
Economic analysis
分类号
X712 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
生物强化青贮预处理对甜高粱厌氧消化产甲烷效果影响
董斌彦
尹鑫
任海伟
田辉
王昱
李金平
《农业工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
异常毕赤酵母和纤维素酶对青贮甜高粱产甲烷潜力的影响
任海伟
李仲琦
赵亚宁
丁闻浩
张丙云
李金平
陆栋
刘瑞媛
李连华
孙永明
《中国生态农业学报（中英文）》
CAS
CSCD
北大核心
2023
6
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