秸秆发酵简介
秸秆发酵简介
玉米秸秆利用
一、玉米秸秆简介
主要由植物细胞壁组成，基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。木质素将纤维素和半纤维素层层包围。纤维素是一种直链多糖，多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维；半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成；木质素是以
苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。其中,
木质素是一种燃料，半纤维素可水解为五碳糖，而纤维素水解为六碳糖比较困难。
二、玉米秸秆常见预处理方法有
因玉米秸秆结构复杂，不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，同时纤维素具有高度有序晶体结构。要经过预处理，使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构，降低聚合度。预处理方法有物理法、化学法、物理化
学法和微生物法等。
1、挤压膨化法（物理处理法）
是将原料粉碎后调节至一定水分 ,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动，同时被剪切、挤压，并且在摩擦热的作用下温度可接近 140 C，在从挤压机中喷出，物料的压力突然降低、体积迅速膨胀，纤维素晶体结构被破坏，从而为纤维素的酶解处理创造条件。该方法生产过程连续，不需要消耗蒸汽，而且具有灭菌效果。
2、湿氧化法（化学处理法）
是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应。湿氧化法对玉米秸秆处理效果很好，纤维素遇碱，只引起纤维素膨胀，形成了碱化纤维素，但能保持原来骨架，加入Na2C03后起缓和作用，能防止纤维素被破坏，使木质素和半纤维素溶解于碱液中而
与纤维素分离。这样得到的纤维素纯度较高，且副产物很少。
匈牙利Eniko等人釆用湿氧化法在195°C, 15min, 1200千帕02, Na2C032g/L条件下,対60g/L玉米秸秆进行预处理。其中60%半纤维素、30%木质素被溶解,90%纤维素呈固态分离出来，纤
维素酶解转化率(ECC)达85%左右。
3、酸处理法(化学处理法)
该方法可追溯到1980年。该法是釆用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等对纤维素原料进行预处理，其中以硫酸研究和应用的最多。处理后，半纤维素首先水解得到无碳糖,纤维素的结晶结构被破坏，原料疏松,可发酵性强。但水解前必须将pH值调整到中性, 还应该注意反应器的耐酸性。
4、蒸汽爆破法(物理化学处理法)
是用蒸汽将原料加热至180?200°C,维持5~30min,也可加
热到245°C,维持0. 5~2. Omino高温高压造成木质素的软化，在迅速使原料减压，造成纤维素晶体和纤维束的爆裂，使木质素和
纤维素分离。该法成本较高，间歇蒸汽汽爆器对玉米秸秆进行爆
破处理，经这种爆破器爆破的玉米秸秆，纤维素水解转化率(ECC) 可达70%以上。
5、生物方法
具有节约化工原料、能源和减轻环境污染等方面的优点。有许多微生物能产生木质素分解酶，如白腐菌，其分解木质素的能
力较强，但活性较低，而且微生物处理周期长、菌体会破坏部分纤维素和半纤维素，降低纤维素的水解率，因此难以得到利用。瑞典等北欧国家则利用无纤维素酶的担子菌突变株对纤维素材料
进行脱木质素处理,取得了一定的效果。
三、生产工艺
1、水解
70%硫酸50C的反应器中反应2?6h,半纤维素首先被降解, 溶解物质经几次浓缩沥干后得到糖，水解后的固体残渣经脱水后
在30%?40%勺硫酸中浸泡1?4h。溶液再经脱水和干燥后，在70% 硫酸下反应1?4h,回收的糖和酸溶液经离子交换，分离出的酸在高效蒸发器中重新浓缩，剩余的固体残渣则再循环利用到下一次的水解中。
主要优点是糖的回收率高，大约有90%勺半纤维素和纤维素转化的糖被回收。
浓硫酸腐蚀性强，且从经济方面考虑必须回收浓硫酸，增加了工艺的复杂程度。
2、稀酸水解
解决浓酸水解法存在的问题，一般采用稀硫酸(0.2%?0.5%),在较温和条件下进行。
一般分2个阶段:
第1阶段为低温操作，从半纤维素获得最大糖产量，
第2阶段采用高温操作使纤维素水解为六碳糖，糖的转化率一般为50注右。
但稀酸水解容易产生大量副产物。
3、酶水解
酶水解是利用产纤维素酶的微生物或者纤维素酶制品，直接
将半纤维素、纤维素水解成可发酵糖。
优点：在常压下进行,反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强、环保效果好，显示出良好的应用价值和前景。水解后可形成单一产物，产率较高(>95%)。
4、发酵工艺
农作物秸秆的相当部分由半纤维素构成，其水解产物为以木
糖为主的五碳糖，还有相当量的阿拉伯糖生成(可占五碳糖的10%-20%),故五碳糖的发酵效率是决定过程经济性的重要因素。木糖的存在对纤维素酶水解起抑制作用。目前人们研究最多且最
有工业应用前景的木糖发酵产乙醇的微生物有3种酵母菌种，即管囊酵母、树干毕赤酵母和体哈塔假丝酵母。
直接发酵法
是基于纤维分解细菌直接发酵纤维素生产乙醇，不需要经过酸水解或酶水解前处理过程。一般利用混合菌直接发酵，例如热纤梭菌(Clostridium thermoceUum) 能分解纤维素，但乙醇产率较低(50%),热硫化氢梭菌(Col- stridium thermohydz)不能利用纤维素，但乙醇产率相当高，如果进行混合发酵，产率可达70% 热纤梭菌产生乙醇也存在以下问题:发酵不完全、发酵速度慢、
终产物乙醇和有机酸对细胞有相当大的毒性，需进一步改进。
间接发酵法
目前研究最多的一种方法。
使用纤维素酶水解纤维素，收集酶解后的糖液作为酵母发酵的碳源,先用纤维素酶水解纤维素，酶解后的糖液作为发酵碳源。但是受末端产物抑制，低细胞浓度以及底物基质抑制作用影响乙
醇产量。采取的措施:减压发酵法和阿尔法一拉伐公司的 Bi-otile 法,
秸秆发酵操作方法 秸秆养畜迅速发展，形成一个大产业。其中EM菌处理技术与农机有机结合，使秸秆大规模养畜成为可能。为促进该机械化技术大范围推广，现将其介绍如下: 1.秸秆EM菌处理与农业机械化 EM菌是有效微生物Effective Microorganinms的英文缩写。是日本琉球大学比嘉照夫教授研制的新型复合微生物菌，由多种微生物复合培养而成，是一种活性菌。该技术应用于秸秆养畜已在90多个国家成功推广。我国也已在10多个省、市、区推广，产生了较高的社会、经济效益，被列为秸秆养畜业重点推广的实用技术。 秸秆收获、运输、堆垛、加工、制作成养畜饲料，需要消耗大量劳力。而收获粮食与收获秸秆处在同一个用劳高峰，使秸秆利用大受影响，出现大量焚烧现象，既浪费资源，又污染环境，近几年农业机械化迅速发展，为秸秆大规模养畜创造了条件。现有农机系统只要添配秸秆检拾、打捆、切碎揉碎)机械及集垛装置，就具备了大规模秸秆EM菌处理的条件。因此，农机与秸秆处理技术相结合，将使秸秆养畜产业实现机械化并大大提高效
率。 2.秸秆EM菌处理养畜的前景 秸秆EM菌处理，就是在农作物秸秆中加入EM微生物高效活性菌和80多种有益微生物组合而成，使之在厌氧状态下如水泥窑贮存，使秸秆中难以被牲畜消化的纤维素、木质素软化、糖化，变成牲畜喜食的酸甜可口的饲料。 近几年，在秸秆养畜过腹还田示范项目中，县、乡两级建立机械化秸秆处理服务队，为农户提供秸秆检拾打捆、集垛、铡切、窑贮发酵等服务，已取得成功，大大促进了秸秆养畜业的发展。陕西关中、河南南阳等10多省区建成国家级示范县30多个，省级示范县180多个，使农区畜肉产量成倍增加。我国在生产5亿吨粮食的同时，也生产出近10亿吨秸秆，这个数量大大超过牧区牧草产量。专家预言，如果将其一半用来养畜，则农区牛羊肉产量将提高5一8倍，这对于调整畜牧结构，发展草食畜牧业，面对W TO发展我国畜产品比较优势都具有重大的经济意义。 3.秸秆EM菌处理的优点： 这是一项实用先进的应用技术。首先是秸秆处理的成本可以大大降低，其成本比氨化秸秆低，而效果优于氨化。EM菌处理后，由于秸秆柔软、膨
秸秆发酵简介 玉米秸秆利用 一、玉米秸秆简介 主要由植物细胞壁组成,基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。木质素将纤维素和半纤维素层层包围。纤维素是一种直链多糖,多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维；半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成；木质素是以苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。其中,木质素是一种燃料,半纤维素可水解为五碳糖,而纤维素水解为六碳糖比较困难。 二、玉米秸秆常见预处理方法有 因玉米秸秆结构复杂,不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹,而且半纤维素部分共价和木质素结合,同时纤维素具有高度有序晶体结构。要经过预处理,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度。预处理方法有物理法、化学法、物理化学法和微生物法等。 1、挤压膨化法（物理处理法） 是将原料粉碎后调节至一定水分,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动,同时被剪切、挤压，并且在摩擦热的作用下温度可接近140℃，在从挤压机中喷出,物料的压力突然降低、体积迅速膨胀,纤维素晶体结构被破坏,从而为纤维素的酶解处理创造条件。该方法生产过程连续,不需要消耗蒸汽,而且具有灭菌效果。 2、湿氧化法（化学处理法） 是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应。湿氧化
法对玉米秸秆处理效果很好,纤维素遇碱，只引起纤维素膨胀,形成了碱化纤维素,但能保持原来骨架,加入Na2CO3后起缓和作用,能防止纤维素被破坏,使木质素和半纤维素溶解于碱液中而与纤维素分离。这样得到的纤维素纯度较高,且副产物很少。 匈牙利 Eniko等人采用湿氧化法在195℃,15min,1200千帕O2, Na2CO32g/L条件下,对60g/L玉米秸秆进行预处理。其中60%半纤维素、30%木质素被溶解,90%纤维素呈固态分离出来,纤维素酶解转化率(ECC)达85%左右。 3、酸处理法（化学处理法） 该方法可追溯到 1980年。该法是采用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等对纤维素原料进行预处理,其中以硫酸研究和应用的最多。处理后,半纤维素首先水解得到无碳糖,纤维素的结晶结构被破坏,原料疏松,可发酵性强。但水解前必须将 pH值调整到中性,还应该注意反应器的耐酸性。 4、蒸汽爆破法（物理化学处理法） 是用蒸汽将原料加热至180～200℃,维持5～30min,也可加热到245℃,维持 0.5～2.0min。高温高压造成木质素的软化,在迅速使原料减压,造成纤维素晶体和纤维束的爆裂,使木质素和纤维素分离。该法成本较高,间歇蒸汽汽爆器对玉米秸秆进行爆破处理,经这种爆破器爆破的玉米秸秆,纤维素水解转化率(ECC)可达 70%以上。 5、生物方法 具有节约化工原料、能源和减轻环境污染等方面的优点。有许多微生物能产生木质素分解酶,如白腐菌,其分解木质素的能力较强,但活性较低,而且微生物处理周期长、菌体会破坏部分纤
科学研究 秸秆厌萤干发酵产沼与的研皇℃九 陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司 摘要：本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度３８＂Ｃ，采用批量发酵工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的Ｔｓ产气 率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。 关键词：秸秆干发酵产气率 农业固体废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃 的有机类物质，主要包括农业生产和加工过程中产生的 植物残余类废弃物、动物残余类废弃物和农村城镇生 活垃圾等…。据孙永明【１１等报道，我国每年产生固体废 弃物高达几十亿吨，而每年产生农作物秸秆总量约７亿 吨，除去用于造纸、饲料及造肥还田外，还有一大部分 未充分利用，大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题【２习ｊ。但实际上秸杆可以通过干发酵工艺得到有效利用，既以固体有机废弃物为原料（总固体含量在２０％以上），利用厌氧菌将其分解为ＣＨ。、ＣＯ。、Ｈ。Ｓ等气体的发酵工艺【４Ｊ。与湿发酵相比，主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少后续处理费用低等［５】。本文对玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的高浓度厌氧发酵产气潜力进行研究。 １．材料与方法 １．１材料与试验装置 玉米秸和稻草取自杭州郊区某农场，烟叶杆与木薯杆分别取自云南昆明郊区某卷烟厂和某农场，经切碎后（２～３ｃｍ）左右待用。污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的ＴＳ与ＶＳ见表１。厌氧装置采用自制的１．５Ｌ发酵装置。采用排水法计量气体，试验装置见图１。 表１原料的ＴＳ与ＶＳ 项目玉米秸稻草烟叶杆木薯杆污泥ＴＳ（％）８４．４２８６．３３８７．９６２３．９０１１．６４ＶＳ（％）７３．９６７５．０２６８．６８２２．００７．３２ １、止水夹２、胶管３、盖子４、发酵瓶５、胶管 ６、集气瓶７、集水瓶 图１反应装置示意图 １．２试验设计 试验设４个试验组和１个为空白组．每组３个平行，在３８℃的恒温间内发酵。将１００９ｔ－米秸、稻草、烟叶杆分别和８００９污泥混合均匀后加入发酵瓶中，将１００９木薯杆与６００９污泥混合均匀后也加入发酵瓶中，空白则将１０００９污泥加入发酵瓶中。 １．３分析项目及方法 ＴＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的硬质玻璃杯中，（１０５±２）℃烘干至恒重，称重计算，而ＶＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的坩埚中．（５５０－Ｉ－１０）℃灼烧至恒重，称重计算【６】。ＰＨ值采用精密试纸法。 每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪（武汉四方沼气分析仪）及根据沼气燃烧的火焰颜色参照ＣＨ。含量标准卡联合检测ＣＨ。浓度｜７Ｊ。 ２．结果与讨论 ２．１发酵前后的相关测定及分析 从图２可以看出，各试验组发酵前后的ＴＳ及ＶＳ均有所下降，这说明原料被消耗并生产沼气。图中数据表明玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ降解率分别为 ２４ ｗⅥ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ｅｎ 万方数据
污泥厌氧发酵产酸研究 1 引言 据统计,至“十二五”期末我国湿污泥量(含湿量80%)将突破4600万t,而污泥厌氧消化技术以其低能耗、高产出的经济优势成为污泥资源化利用的主要技术之一.除厌氧消化产甲烷以外,污泥产挥发性脂肪酸(VFA)也是实现污泥资源化的有效途径,近年来,越来越多的学者开始关注污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸.目前,有关污泥厌氧发酵产酸的研究主要集中在通过改进装置构型、产酸微生物生态、优化控制运行条件,如控温、pH等条件因素来提高产酸效率.已有研究表明,通过调节发酵污泥底物的C/N比可增加发酵产酸量并调控其产酸类型,然而,目前研究人员对污泥厌氧发酵产酸过程中不同C/N比与关键酶酶活及有机酸产酸量间的关系并不清楚.仅有为数不多的研究,如优化C/N比条件作为酒精发酵的实验模型研究,而对于数学模型则没有报道.数学模型法作为现代科学研究的重要手段,它有助于描述和理解生物处理系统的反应过程,可为工程设计提供理论上的指导;还有助于工艺的优化和控制,从而更好地指导实际生产运行. 多元线性回归是一种理想的描述多个因素之间关系的数学方法,能较好地确定被解释变量和解释变量之间的关系,在很多领域得到了应用(常盛等,2011).因此,本研究通过设置不同C/N比条件来调控污泥厌氧发酵产酸,在Matlab7.0平台上建立多元线性回归函数模型,拟合C/N比、关键酶酶活和产酸类型之间的关系,以期为今后污泥发酵产酸条件调控研究和工程放大提供参考. 2 材料与方法 2.1 实验材料 2.1.1 污泥与种泥 原始污泥取自无锡市太湖新城污水处理厂,发酵底物是经过热碱预处理的污泥上清液.污泥采集后置于阴凉处,风干10 d,采用机械粉碎仪粉碎,再过30目筛,密封置于-15 ℃冰柜中保存. 接种污泥来源于无锡某柠檬酸厂上流式厌氧污泥反应器(UASB)中的厌氧颗粒污泥.在 100 ℃下煮沸2 h以杀死产甲烷菌(Logan et al., 2002),然后导入有效容积为2 L的UASB中进行驯化,活化种泥中的产酸菌(郭磊等,2008),驯化温度为35 ℃.每日监测驯化种泥的pH值,待种泥驯化后出水pH值降低至4.0左右,稳定3~5 d后,认为种泥驯化成功.原始污泥和污泥预处理液及接种种泥的性质见表 1. 表 1 原始污泥、污泥预处理液和接种污泥的性质
温度对厌氧发酵工艺的影响参数 温度不仅影响着厌氧发酵的产气速度，也影响着产气量，在一定温度范围内，产气速度和产气量与温度呈现正相关，随着温度的升高，发酵周期、产气时间和发酵启动时间在缩短。 一般来说，甲烷菌有3个适宜生长的温度范围，分为：低温(10℃~30℃)、中温(30℃~40℃)和高温(50℃~60℃)，所以对应着3种优势微生物种群：嗜冷微生物、嗜温微生物和嗜热微生物。相应的厌氧处理工艺分别为：低温厌氧发酵、中温厌氧发酵和高温厌氧发酵。 1、温度对厌氧消化期的影响 厌氧消化的发酵周期（发酵周期意味着在相同时间内消化处理废弃物的量，直接反映了厌氧消化效率。一般在实际生产中，以产气量达到总气量的90%以上即可认为发酵基本完成，为一个发酵周期。）、产气时间和发酵启动时间和温度有很大关系。随着温度的升高，发酵周期、产气时间和发酵启动时间都在缩短。因此，在实际生产中可以提高发酵的环境温度，加快厌氧消化的启动，同时也可以缩短水力滞留期，处理更多的料液，提高产气量。 2、温度对厌氧发酵产气量和产气速度的影响 由表4和表5可见，温度不仅影响着产气速度，也影响着产气量，在一定温度范围，产气速度和产气量与温度呈正相关。但是，发酵原料总的产气量却不受温度的影响，所以，在厌氧发酵中要尽可能的提高发酵环境的温度，提高产气速度和产气量，从而利用更多的废物料，变废为宝。
3、温度对厌氧发酵产甲烷含量的影响 由表6可知，在不同温度条件下，厌氧发酵沼气特性是不同的，在它们都进入发酵启动时间时，以高温条件下，甲烷气体含量最高。因为存在底物的驯化适应阶段，该试验只能在一定程度上说明温度条件与产气性的关系，无法定量地说明它们之间的关系。 4、温度突变对厌氧发酵的影响 发酵温度的突变会对厌氧发酵产生影响。当温度在±3℃的变化时，消化速度受到抑制；当温度在±5℃的急剧变化时，产气量就会迅速降低，甚至会停止产气。一旦温度条件得到恢复，厌氧发酵也会恢复工作。有研究表明：温度突降后，产气量几乎降为0，总挥发性脂肪酸(VFA)和乙酸、丙酸含量快速积累，pH也随之下降。但系统较高的缓冲能力使得pH在正常范围内波动，并不影响反应器的运行。所有这些参数在温度恢复后经过一段时间均能恢复至温度变化前的状态。 基于温度对厌氧发酵的重要作用，所以，在实际的生产中，尽可能地在优势微生物种群活动范围内提高厌氧发酵的环境温度，同时应注意温度的变化。 （1）尽可能以高温厌氧发酵系统来处理环境污水，虽然存在温度较难控制和系统的不稳定等不利因素，但较之中温和低温发酵，仍然具有很多优势，如能加速菌群的繁殖，促进复杂有机原料的水解反应，较高的甲烷生产率。 （2）加强保温技术的研究、保温材料的研制和推广工作。
秸秆发酵简介 秸秆发酵简介 玉米秸秆利用 一、玉米秸秆简介 主要由植物细胞壁组成，基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。木质素将纤维素和半纤维素层层包围。纤维素是一种直链多糖，多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维；半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成；木质素是以 苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。其中, 木质素是一种燃料，半纤维素可水解为五碳糖，而纤维素水解为六碳糖比较困难。 二、玉米秸秆常见预处理方法有 因玉米秸秆结构复杂，不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，同时纤维素具有高度有序晶体结构。要经过预处理，使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构，降低聚合度。预处理方法有物理法、化学法、物理化
学法和微生物法等。 1、挤压膨化法（物理处理法） 是将原料粉碎后调节至一定水分 ,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动，同时被剪切、挤压，并且在摩擦热的作用下温度可接近 140 C，在从挤压机中喷出，物料的压力突然降低、体积迅速膨胀，纤维素晶体结构被破坏，从而为纤维素的酶解处理创造条件。该方法生产过程连续，不需要消耗蒸汽，而且具有灭菌效果。 2、湿氧化法（化学处理法）
是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应。湿氧化法对玉米秸秆处理效果很好，纤维素遇碱，只引起纤维素膨胀，形成了碱化纤维素，但能保持原来骨架，加入Na2C03后起缓和作用，能防止纤维素被破坏，使木质素和半纤维素溶解于碱液中而 与纤维素分离。这样得到的纤维素纯度较高，且副产物很少。 匈牙利Eniko等人釆用湿氧化法在195°C, 15min, 1200千帕02, Na2C032g/L条件下,対60g/L玉米秸秆进行预处理。其中60%半纤维素、30%木质素被溶解,90%纤维素呈固态分离出来，纤 维素酶解转化率(ECC)达85%左右。 3、酸处理法(化学处理法) 该方法可追溯到1980年。该法是釆用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等对纤维素原料进行预处理，其中以硫酸研究和应用的最多。处理后，半纤维素首先水解得到无碳糖,纤维素的结晶结构被破坏，原料疏松,可发酵性强。但水解前必须将pH值调整到中性, 还应该注意反应器的耐酸性。 4、蒸汽爆破法(物理化学处理法) 是用蒸汽将原料加热至180?200°C,维持5~30min,也可加 热到245°C,维持0. 5~2. Omino高温高压造成木质素的软化，在迅速使原料减压，造成纤维素晶体和纤维束的爆裂，使木质素和 纤维素分离。该法成本较高，间歇蒸汽汽爆器对玉米秸秆进行爆 破处理，经这种爆破器爆破的玉米秸秆，纤维素水解转化率(ECC) 可达70%以上。 5、生物方法 具有节约化工原料、能源和减轻环境污染等方面的优点。有许多微生物能产生木质素分解酶，如白腐菌，其分解木质素的能
` 淮阴工学院 环境生物技术大作业 作者: ~ 吴红兵学号：23 学院:生化学院专业:生物1082 题目: … 浅谈国内秸秆处理技术任课教师：方芳
（
摘要 农作物秸秆是一种数量十分可观的宝贵资源，可以用作肥料、饲料、能源、工业原料等，应用前景十分广阔。但是我国现在秸秆处理和利用现状并不乐观，在我国特别是农村，大多仍然使用最原始的处理方法——焚烧，这不仅造成了资源的巨大浪费，而且还对环境构成了巨大的威胁。所以我国专家学者研究开发了物理、化学、生物等多种有效处理秸秆的方法，并正在努力的进行推广和实施。虽然现在在国内还未完全普及，但如今秸秆的利用率已不可同日而语了，而且我国农民的环保意识也进一步加强，这更有助于我国秸秆处理技术的普及和推广。 Summary：Crop stalks (CSS) is a very considerable amount of precious resources, can be used as fertilizer, feed, energy and industrial raw material and so on, the application prospect. But our country now with straw and the use of the status quo is not optimistic, in our country, especially in rural areas, mostly still use the most primitive processing method ——burn. This not only caused huge waste of resources, but also on the environment form a huge threat. So China research and development experts and scholars physical, chemical, biological, etc DuoZhong effective treatment of straw method, and are hard to promote and implementation. Although now in domestic not quite popular, but now the utilization rate of straw, and has in contradistinction to the environmental protection consciousness of Chinese farmers also further strengthen, the more helpful to our straw processing technology popularization and promotion 关键词秸秆，处理方法，应用，发展前景 Keywords：straw，Processing method，application，Development prospects ]
COD的测定（快速密闭催化消解法） 试验步骤： 1、取1ml滤液(5000r/min条件下离心10min,过滤)于50ml容量瓶中定容(稀释倍数由滤液 SCOD的浓度而定，通常是稀释至1000－2500mg/L，选择消化液Ⅰ)，从中量取3ml于消化管（注意干燥）中，每个样品做3个重复；同时以同量的蒸馏水代替样品，做空白试验。 2、依次加入1ml掩蔽剂、3ml消化液（注意准确）、5ml催化剂（每加入一种试剂后都要 摇匀），旋紧密封塞，混匀。 3、放入已预热到165℃的消解炉中，消解22min，冷却。 4、将样液移至150ml锥形瓶中，用蒸馏水冲洗消化管（至少洗3次，共约30ml），冲洗液 移入锥形瓶中。 5、加3滴邻菲罗啉指示剂，用硫酸亚铁标准溶液滴定，溶液颜色由黄到蓝突变成红褐色为 终点，记录硫酸亚铁标准溶液用量（样品的记为V1，空白对照的记为V0）。 6、滴定使用0.05 mol/LFeSO4：先配0.2mol/L FeSO4，然后稀释得到（量取250mL0.2mol/L FeSO4于1000mL容量瓶即得0.05 mol/LFeSO4，标定后使用） 标定方法：准确吸取10.00mL重铬酸钾标准溶液（C(1/6K2Cr2O7)=0.2500mol/L）于250mL 锥形瓶中，加水稀释至55mL左右，缓慢加入5mL浓硫酸，混匀，冷却后，加入2－3滴邻菲啰啉指示剂，用0.05 mol/LFeSO4滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即未终点。 C[FeSO4]=0. 25*10/V 计算： COD（mg·L-1）＝（V0-V1）×C×8×1000×50/V2 V1——滴定样品消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积，mL V0——滴定空白消耗的硫酸亚铁标准溶液的体积，mL V2――水样体积，mL，本试验中V2＝3mL C——硫酸亚铁标液的浓度，mol·L-1 50――水样的稀释倍数
第七讲秸秆发酵技术 随着农村社会经济形势的发展变化，有许多农户放弃了家庭养殖业，以秸秆等有机废弃物替代畜禽粪便作为部分户用沼气池的主要发酵原料，已势在必行。 第一节秸秆沼气发酵工艺 1.备料农村秸秆资源丰富，有玉米杆、麦秆、稻杆、大豆杆、油菜杆、棉花壳、杂草、薯类根茎、水生作物等，备料时，用该物质按池容积每立方米50公斤（自然风干）备料，同时还预备一些辅料：复合菌剂1公斤、PH值在6.5—8.0之间的水、碳铵15公斤（含氮量>17.1%）、接种物2000公斤，接种物一般选择在沼气池底的沼液、沼渣，冒泡的黑色阴沟泥，粪坑沉渣。 2.粉粹及铡短通过粉粹或铡短后能增大发酵原料与沼气细菌的接触面，加速分解，同时也便于进料或出料，提高产气量12—20%，铡切长度为3—5厘米，越短越好。 3.湿润用于秸秆重量1：1的水将秸秆润湿，边加水边翻秸秆，以保证湿润均匀，湿润完成后将秸秆放置一天，让其充分吸水。 4.堆沤为了避免发酵原料入池后出现大量的漂浮和结壳现象，同时破坏秸秆的蜡质层，适当降低原料的碳氮比，以利于沼气菌对碳氮营养的需要，促进早产气，堆沤时应加入预先准备好的菌剂、碳铵。可将碳铵、菌剂均匀混入水中，再拌入秸秆。加水量应控制在秸秆重量的一倍左右，含水量在65—70%之间，用手用力握秸秆刚好有水滴下即可，拌好后收堆，高度在1—1.2米，冬季可适当加高，在拌料的顶部及四周间隔20—30厘米用尖木棒打孔若干，最后用塑料布将料堆覆盖。覆盖时将底部留10厘米的空隙，以利于通气。堆沤时间：夏季
3—5天，秋冬季5—8天；效果检测：用温度计在料堆的中部或下部测温达50℃，秸秆表面长有白色菌丝，秸秆变软并成黑褐色即可。 5.入池将堆沤好的秸秆直接从天窗进入，接种物也同时进入（进一部分秸秆就进一部分接种物，如此反复进完）。秸秆要趁热进入，加入碳铵时，可混入水或接种物一起加入，以8立方米池加入碳铵10公斤，接种物3000公斤为宜，最后补水至离水压间上口80厘米处。 6.封池封池应用无杂质、沙石的黄粘土，最好是三合土摔打成熟后封池，注意千万不能太稀。 7.排气试火进料产气后，开始放气，放气时将池内所产甲烷纯度低的气体尽量放干净，放气2—3天后，即可试火，当甲烷含量达到30%以上时，即可着火；甲烷含量达到55%以上时，可在灶具上燃烧并正常使用。 第二节应注意的问题 1. 秸秆必须铡搓，长度为30—50厘米为宜，最好揉搓破杆。 2 必须加入碳铵或者是人畜粪便，以调节碳氮比。 3. 两月后，每15天左右加秸秆15公斤，每次加料时需搅拌5—10分钟。 4. 12个月左右必须大换料。
环化系环测1001 李园方 厌氧发酵 1前言 餐厨垃圾是城市生活垃圾中有机相的主要来源。餐厨垃圾以蛋白质、淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质为主要成分, 是能源和肥料潜在的资源。餐厨垃圾含水率高达75% ~ 90%, 渗沥液易通过渗透作用污染地下水, 产生出大肠杆菌等病原微生物, 直接危害人体健康[ 1] 。另外, 餐厨垃圾处理过程中也会产生大量的高浓度有机废水, 如果处理不当, 将造成巨大的环境污染和资源浪费。宁波市于2009 年6月建成了一座餐厨垃圾废水厌氧 发酵工程, 经过2个月的调试运转, 于2009年8月开始正式运行。现将该工程情况介绍如下。 2废水概况 餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1602废水概况餐厨垃圾经提油处理和加工成饲料的处理后会产生大量有机废水, 该工程废水处理量约为110m3 d- 1, 其水质pH 为3. 5 ~ 4. 0, CODC r 80 ~ 1603工艺流程根据工艺流程, 餐厨垃圾废水制沼气及发电主 要为以下三个步骤。 3-1厌氧发酵调试阶段 活性污泥的培养及驯化对反应器的正常运行至关重要。本项目的
接种污泥取自宁波骆驼沼气站(该沼气站以猪粪为原料)。 ( 1)污泥驯化初期(时间10天)。投入一定量的接种污泥, 再加入稀释后的废水( CODCr < 10 g L- 1 )一起投入改进型升流式厌氧污泥床反应器( UASB )中, 调节pH 至中性, 使污泥恢复活性。 ( 2)污泥驯化中期(时间30天)。投入一定量的接种污泥, 餐厨垃圾废水稀释为50% ( CODC r 40~ 80 g L- 1 ) , 出水水质良好。污泥性质基本稳定,上清液澄清透明。这表明, 活性污泥开始驯化, 适应餐厨垃圾废水。 ( 3)污泥驯化后期(时间20天)。餐厨垃圾废水提高到进料COD 浓度80~ 120 g L- 1, 保持一个 水力停留期。随着餐厨垃圾废水投加量的增加, 出水COD有所提高, 但仍能保持较高的COD 去除率。较长时间稳定的去除率表明, 污泥已基本适应餐厨垃圾废水的特性, 活性污泥驯化完成。 3-2厌氧发酵阶段 该工程采用2000m3 的改进型升流式厌氧污泥床反应器进行厌 氧发酵制沼气, 发酵装置外观见图1。该反应器处理效率高, 耐负荷能力强, 出水水质相对较好, 沼泥生成量小, 具有防堵防爆的特点, 其 结构、运行操作维护管理相对简单, 造价也相对较低。具有良好的沉淀性能和聚凝性能的污泥在下部形成污泥层, 运行一段时间后, 出水悬浮物增加, 需要按时排泥。 该工程设计为连续投料的工业化生产工艺路线。厌氧发酵启动后,
玉米秸秆发酵饲料本资料由广州农冠生物科技有限公司内部提供 一、项目背景和意义 我国每年玉米种植面积约3亿亩，年产玉米秸秆高达5亿多吨。玉米秸秆是非常宝贵的生物资源，研究表明：玉米秸秆蕴含着与普通粮食基本相当的总能（每3-4公斤无棒甜玉米秸秆发酵饲料的能量相当于1公斤玉米的能量：黄玉米秸秆与甜玉米秸秆比较，能量降低30%；干玉米秸秆的能量降低60%），并且还含有许多对畜禽生长发育有益的营养物质，经过专业的发酵菌种加工工艺处理后，能够产生并积累大量的微生物菌体蛋白及有益的代谢产物，如氨基酸、有机酸、免疫球蛋白、维生素、消化酶、活化的微量元素和多种促生长因子，开发成为成本低廉、效益可观的新型饲料资源。 党中央和国务院已把“利用农作物秸秆开发节粮型饲料发展畜牧生产”定为我国今后饲料和养殖业的发展方向。然而，目前农作物秸秆中仅有不足10%用于饲料加工，且主要用于饲喂牛羊等反刍动物。其余的大部分秸秆被用作柴烧做饭，甚至付之一炬，在田间直接焚烧，不仅造成严重的资源浪费，而且污染环境。如果我们把全国的玉米秸秆通过科学的发酵工艺加工处理来制作饲料，每年可获得相当于4000万吨饲料粮，可节约全国饲料用粮的50%，带来可观的经济效益。
实践证明：发酵处理能够显著提高秸秆的营养价值，简单易行、省工省时，便于长期保存和长距离运输，既能充分利用资源，又节省饲料粮食，降低养殖成本，并且能够提高畜禽的免疫力和抗应激能力，降低发病率和死亡率，提高养殖的经济效益，因此具有十分广阔的市场前景。 二、项目技术方案 玉米秸秆揉搓粉碎、压缩打包装袋、发酵处理一整套技术由全国高科技农业循环产业发展中心微生物研究所自主研发，采用先进的微生物技术和高效率的农业机械设备，将新鲜的秸秆经过揉搓粉碎、添加秸秆发酵饲料专用菌种，然后压缩装袋密封进行厌氧发酵的操作流程，加工生产出优质的猪、鸡、鸭、鹅、牛羊等畜禽用秸秆发酵饲料。 三、技术优势 许多国家的专家、学者都非常重视农作物秸秆资源的研究和开发利用。我国一些科研部门在农作物秸秆加工生产饲料方法做了大量研究工作，并取得了可喜的进展，研制了高效率的配套机械设备，并建立了相应的配套服务体系。然而这些方法生产的秸秆饲料在成本、营养成份的含量、适口性及饲喂方面存在着技术不成熟等方面的不足。 全国高科技农业循环产业发展中心联合中国农业科学院和中国 农业大学多位长期从事微生物学应用研究的专家教授，在借鉴国内外成功经验的基础上，经过多年试验研究，研制出一种利用农作物秸秆发酵制作生态饲料的复合微生物菌种及其配套技术。该技术以先进的
微生物有机肥的概念 微生物有机肥是有机固体废物（包括有机垃圾、秸秆、畜禽粪便、饼粕、农副产品和食品加工产生的固体废物）经微生物发酵、除臭和完全腐熟后加工而成的有机肥料。 微生物有机肥的种类： 农家肥：堆肥，沼渣等。 商品生物有机肥：商品化生产的生物有机肥。即农家肥商品化生产后的产物。 微生物有机肥的优点： 1 微生物有机肥与化肥相比： 1）微生物有机肥营养元素齐全；化肥营养元素只有一种或几种。 2）微生物有机肥能够改良土壤；化肥经常使用会造成土壤板结。 3）微生物有机肥能提高产品品质；化肥施用过多导致产品品质低劣。 4）微生物有机肥能改善作物根际微生物群，提高植物的抗病虫能力；化肥则是作物微生物群体单一，易发生病虫害。 5）微生物有机肥能促进化肥的利用，提高化肥利用率；化肥单独使用易造成养分的固定和流失。 2 微生物有机肥与精制有机肥相比： 精制有机肥是畜禽粪便经过烘干、粉碎后包装出售的商品有机肥。 1）微生物有机肥完全腐熟，不烧根，不烂苗；精制有机肥未经腐熟，直接使用后在土壤里腐熟，会引起烧苗现象。 2）微生物有机肥经高温腐熟，杀死了大部分病原菌和虫卵，减少病
虫害发生；精制有机肥未经腐熟，在土壤中腐熟时会引来地下害虫。 3）微生物有机肥中添加了有益菌，由于菌群的占位效应，减少病害发生；精制有机肥由于高温烘干，杀死了里面的全部微生物。 4）微生物有机肥养分含量高；精制有机肥由于高温处理，造成了养分损失。 5）微生物有机肥经除臭，气味轻，几乎无臭；精制有机肥未经除臭，返潮即出现恶臭。 3 微生物有机肥与农家肥的区别： 1）微生物有机肥完全腐熟，虫卵死亡率达到95%以上；农家肥堆放简单，虫卵死亡率低。 2）微生物有机肥无臭；农家肥有恶臭。 3）微生物有机肥施用方便，均匀；农家肥施用不方便，肥料施用不均匀。 4 微生物有机肥与生物菌肥的区别： 1）微生物有机肥含有功能菌和有机质，能改良土壤促进被土壤固定养分的释放；生物菌肥只含有功能菌，通过功能菌来促进土壤固定肥料的利用。 2）微生物有机肥的有机质本身就是功能菌生活的环境，施入土壤后容易存活；而生物菌肥的功能菌可能不适合有的土壤环境。 微生物有机肥的制作方法： 1）发酵原料：如谷糠、杂草、人、畜、禽粪便、作物秸秆（切碎）、茎叶、锯末木屑、食用菌基质残渣和饼粕等。
1.4 实验研究目的，技术路线 我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。 根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。 为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。 （2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。 （3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排 本论文共包括六章内容。 第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。 第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。 第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。 第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。 第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
沼气发酵工艺流程 从全社会能源消费与供给的发展趋势，随着工业化发展进程使得矿物质能源日趋枯竭，尽管这是未来将会发生的事，当然也是历史发展的必然结果，将会引起全社会的关注。世界各国都在寻求可再生的替代能源，虽然探矿开采不会立即结束，但是可再生能源的试生产也要立即开始，甚至早已经开始了。沼气工程作为即可处理废弃的有机物又可从中回收能源，这是采用现代化技术开发生物质能源利用的重要组成部分，也是沼气工程产业将会乘胜发展的必然。 我国的沼气产业已从单纯的能源利用发展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用，并与养殖、种植业广泛结合，在农村生产和生活中发挥了重要作用 沼气发酵技术确切的应该称为厌氧发酵技术，是指从发酵原料到产出沼气的整个过程，所采用的技术和方法。沼气发酵技术主要包括原料的预处理，接种物的选取和富集，发酵器（在厌氧发酵过程中的发酵器也称反应器，是沼气发酵罐、沼气池、厌氧发酵装置的统称）结构的设计，工程起动和日常运行管理等一系列技术措施。其流程图如下所示： 进料池 青贮 秸秆 粉碎预处理 沼液沼渣（再利用） 1.秸秆预处理： 1.1.预处理： 农作物秸秆通常是由木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成，其产气特点是分解速度较慢，产气周期较长。使用这种原料在入池前需进行预处理，以提高产气效果。 常用的预处理方法有物理、化学与生物方法等。物理方法主要有切碎、粉碎、汽爆等。生物法的研究主要集中在菌种的筛选和发酵条件优化方面。目前研究最多的微生物是白腐真菌。生物方法具有环境友好、处理效率高等优点，但需要无菌操作条件和专门的培养设施，目前有关研究较多，实际应用很少。化学法主要利用酸和碱等化学物质对秸秆进行预处理，通过化学作用破坏秸秆的内部结构，从而提高秸秆的厌氧消化性能。化学法具有处理方法简单、时间短、效果好等优点，但化学处理剂有可能产生二次污染。 1.2.青贮：青贮池设计以为矩形，若有多个青贮池可并联或串联使用。 粉碎的秸秆贮入青贮池后应轧实，减少内部氧气存有量，避免原料浪费。 秸秆含水量控制在65%左右，密度以大于500㎏/m3为宜。
一、秸秆高效利用技术 （一）概念和意义 秸秆高效利用就是将农产品的秸秆铺设在种植床的下方，加入发酵专用菌曲，通过微生物的作用使秸秆发酵分解，达到提高保护地土壤温度、增加腐殖质含量、增加设施内二氧化碳的目的。 秸秆高效利用在设施栽培中具有重要意义。 1．利用秸秆可以提高设施内的CO2浓度，进而增加产量，提高经济效益。因为空气中CO2浓度只有不足350ppm,如果将设施内二氧化碳的浓度增至1000ppm时，可使黄瓜增产42%，芹菜增产50%，蕃茄增产35%，其他蔬菜增产在14～45%左右。在科学生产上必须设法增加设施内的CO2浓度，从而满足蔬菜等作物光合作用所需。利用秸秆发酵能直接提高CO2浓度５倍左右，缓解了“植物的CO2光合饥饿现象”。 2．增加温室温度，有利于冬季蔬菜生长，提早成熟，提前上市。目前，温室内地温和气温不成比例，造成植物的根冠比失调，制约作物产量的提高。秸秆发酵能提高20厘米地温4～6℃，棚内气温增加2～3℃，从而有效地缓和了地温与气温不协调的矛盾。不但能提前7～10天播种或定植，还能使蔬菜提前10～20天上市，大大提高了保护地栽培的收益。 3．消化秸秆，改良土壤，促进循环农业的发展。由于农药化肥的不合理使用，导致土壤有害物质的积累和土壤理化性质的劣化。秸秆生物发酵技术利用微生物发酵秸秆生产生物有机肥料，不但消化了秸秆，还消除了土壤中常年积累的有害物质，改善了土壤理化性质，促进循环农业生产模式的发展。 4．有利于生物防治，生产无公害产品。保护地栽培过程中存在的通风不良、湿度过大、温差过大、叶面结露，线虫泛滥等原因导致的病害比较严重，单纯使用化学农药不能从根本上解决问题。秸秆生物发酵沟可以持续地产生大量有益微生物。这些有益微生物能有效抵抗、抑制致病菌，从而达到防治病虫害，生产无公害产品的目的。 5．减少污染，有利于低碳环保经济的发展。秸秆生物发酵技术可以解决农村大量剩余秸秆的综合利用问题，同时也减少了秸秆的焚烧带来
生物工程专业综合（设计）性大实验 报告书 (酒精发酵实验) 学生姓名：吴丁柱 学号：3102106216 班级：生工2102 专业：生物工程 指导教师：魏胜华
生物工程专业设计（综合）实验 安徽工程大学实验报告书 学生姓名：吴丁柱学号：3102106216 专业班级：生工2102 实验类型：□验证■综合□设计□创新实验日期：2013.12.17 实验成绩： 一、当前酒精生产工艺的技术进展及现状 1.1现状 酒精是广泛应用在食品、化工、医药、国防和科研等各个领域的重要有机工业原料。 中国工业化生产酒精始于1900年俄国人在哈尔滨建的酒精厂，但发展非常缓慢，新中国成立时，我国酒精产量不到1万吨，专业性酒精厂生产规模大都是千吨小厂，基础十分薄弱。 五十多年来，特别是改革开放以来，随着国民经济的发展，我国酒精生产取得了巨大的发展。现有酒精生产企业450多家，产量在3万吨以上的共26家，其中30万吨以上的3家、10～20万吨7家、3～5万吨9家。2005年酒精产量达368.13万千升（按年销售收入500万元以上的企业计）（不包括自产自用的酒精），比2004年增长33.6%，居世界第三位。 2004年出口酒精74.44万吨比2003年增2.28倍，每吨酒精创汇418.73美元。进口3433吨，其中变性酒精1802.18吨，用汇686.03美元/吨。酒精生产实现了连续化、使用专用酶制作和商品酒精酵母，固定化酒精酵母，淀粉利用率达到90%以上，淀粉出酒率好的企业可以达到55~56%，（96°V/V）原料出酒率可到40~40.88%。随着食用酒精和工业酒精国家标准的4次制订、修订和实施，高纯度特级酒精企业的日益增多，标志着我国酒精生产技术和产品质量水平得到了很大的提高。但是，国外酒精生产技术自石油危机和美国大力发展汽油醇以来，有了更快的进步，特别是在节能、综合利用和自动化等方面，与我国拉开了差距。我国每吨酒精平均能耗酒精800公斤以上，世界水平为300~400公斤。随着我国燃料乙醇的发展，引进、消化、吸收、创新，我国酒精生产技术正在得到飞跃发展和提高，深信21世纪初期一定可以赶上世界先进水平。 1.2国内酒精蒸馏流程的进展 淀粉质原料→ 蒸煮→ 发酵→ 蒸馏→ 酒精 （糖质含糖蜜）（糖质原料无需蒸煮） 1.2.1两塔 （1）50年代初，天津、地方国营哈尔滨（顾乡屯）等酒精厂采用的两塔间断蒸馏流程。 （2）50年代初间歇流程生产能力低、消耗大，相继改为连续蒸馏。上海新亚酒精厂采用的两塔液相过塔流程。 （3）山东黄台酒精厂采用的两塔半液相过塔流程。 （4）1953年南阳酒精厂为降低煤耗采用了两塔气相过塔蒸馏流程生产95%（V）酒精。 （5）1956年部颁医药用酒精标准实施后，上海酒精厂、资中糖厂采用的两塔气相 1
以农业废弃物和农产品加工废水及废渣等各种有机物为原料，在厌氧条件下利用微生物的话动，生产沼气并使有机物得到处理的过程称为沼气发酵工艺。由于发酵原料和发酵条件的不同，所采用的发酵工艺也多种多样，目前应用或研究较多的工艺类型有塞流式反应器、完全混合厌氧消化工艺、上流式厌氧污泥床反应器、升流式固体反应器等。 1．塞流式反应器(Plug Flow Reactor，简称PFR) 塞流式反应器也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，从另一端排出，它是一种结构简单、应用广泛的工艺类型。该反应器没有搅拌装置，原料在反应器内呈自然沉淀状态，一般分为四层，从上到下依次为浮渣层、上清掖、活性层和沉渣层，其中厌氧微生物活动较为旺盛的场所只局限于活性层内，因而效率较低，多于常温条件下运转。我国农村应用最多的水压式沼气池和印度的哥巴式沼气池均属PFR。近年来经过研究和改进，一些新的农村家用沼气池得到应用，如曲流布料池，集气罩式池、塞流式池，北京-Ⅰ型池等。这些沼气池的性能有所提高，产气率都达到0.5 m3/(m3·d)以上。 2．完全混合厌氧消化工艺（continual stir Tank Reactor，简称CSTR） 完全混合厌氧消化工艺即工艺是世界上使用最多、适用范围最广的一种反应器。CSTR反应器内设有搅拌装置，使发酵原料与微生物处于完全混合状态，使活性区遍布整个反应器，其效率比常规反应器有明显提高。该反应器常采用恒温连续投料或半连续投料运转。CSTR反应器应用于含有大量悬浮固体的有机废物和废水，如酒精费醪、禽畜粪便等。在CSTR反应器内，进入的原料由于搅拌作用很快与反应器内发酵液混合，其排出的料液又与发酵液的浓度相等，并且在出料时发酵微生物也一起排出，所以出料浓度一般较高，停留时间要求较长，一般需15天或更长一些时间。CSTR反应器一般负荷，中温为3-4 kg COD／(m3·d)，高温为5-6 kg COD／(m3·d)。为了提高反应器效率，在应用过程常加以改进，通过延长固体停留时间（SRT）来提高产气率。该工艺的优点是处理量大，产沼气多，易启动，便于管理，投资费用低，但是水力停留时间（HRT）和SRT要求较长。 3．上流式厌氧污泥床反应器： 上流式厌氧污泥床反应器，Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor，简称UASB 反应器。该工艺装置的特点为在反应器上部安装有气、液、固三相分离器，反应器内所产生的气体在分离器下被收集起来，污泥和污水升流进入沉淀区，由于该区不再有气体上升的搅拌作用，悬浮于污水中的污泥则发生絮凝和沉降，它们沿着分离器斜壁滑回反应器内，使反应器内积累起大量活性污泥。在反应器的底部是浓度很高并具有良好沉降性能的絮状或颗粒状活性污泥，形成污泥床。有机污