[01582815]基于微生物生长代谢的固态沼气发酵机制

沼气干发酵基质内部传质过程缓慢,容易造成局部酸抑制和发酵系统微生物群落结构失调,从而导致产气率低甚至发酵失败是目前阻碍沼气干发酵工程化应用的主要因素。本项目以沼气发酵微生物群落结构变化为出发点,研究了干式厌氧发酵过程中物料特性（物料含水率、pH值、挥发性酸浓度、碱度、氧化还原电位等）随着底物水解的动力学变化,探讨了各因子对基质内微生物群落结构变化以及产气特性的影响;研究了发酵温度、接种物种类、接种量及接种方式对甲烷化菌生长速率的影响,探讨了微生物种类、数量及生长速率影响沼气干发酵产气特性的作用机理;以浓度波扩散模型为基础,结合发酵过程中有机物降解率、中间代谢产物酸浓度以及产甲烷菌数量的变化,建立了适合秸秆沼气干发酵过程变化的动力学模型,实现了对沼气干发酵进程的数学模拟和预测。研究结果对厌氧干发酵系统的合理设计具有重要的理论指导意义。 项目实施过程中发现以下两个方面的问题：1.秸秆沼气干发酵微生物测定的准确性问题。由于秸秆沼气干发酵基质的复杂性,微生物测定过程中难以将细胞与基质完全分离,在一定程度上影响了定量的准确性。2.沼气干发酵接种量大,单位容积产能能力低问题。本项目研究结果表明,以秸秆沼气干发酵返料为接种物时接种量需要在50%左右发酵罐才能正常启动,低于30%则会引起严重的酸抑制。以上两个方面的问题,需要我们进一步研究。