卧式好氧发酵参数

2021.1卧式旋转好氧发酵处理鸡粪模式及技术示范王海洲1*郑作军2柳荣群3张黎鑫1(1,山东省日照市畜牧兽医管理服务中心276800;2,山东省沂源县畜牧渔业服务中心256100;3,山东省莒县浮来山畜牧兽医站276500)摘要:鸡粪制作肥料还田利用是解决养鸡污染问题的根本出路,当前养鸡产生的粪污处理有厌氧发酵模式和耗氧发酵等多种处理模式,本文分析了几种处理模式的优缺点,重点介绍卧式旋转好氧发酵处理鸡粪模式的工艺流程、使用案例及效益分析,以期为中小养鸡场更好地利用鸡粪生产有机肥提供参考。

实践证明,使用机械、智能的粪污处理设备不仅改善了养殖场周围的环境,同时也给养殖场带来了良好的经济效益。

关键词:卧式旋转好氧发酵;鸡粪;工艺流程;有机肥显影响,经自然堆置5~9d 二次自然发酵后有机肥各项指标达到国家标准。

本工艺与装置适用于小规模养殖畜禽粪便快速处理,对日产畜禽粪便,真正做到“日产日清”,解决了畜禽粪便对环境的污染问题。

本文仅针对牛粪配比生物质料进行了初步发酵试验研究,尚无法覆盖其他粪肥发酵过程中的关键工艺参数,下一步将开展多品类粪肥、各季节环境条件下的发酵试验研究。

参考文献:[1]中华人民共和国环境保护部.中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国农业部.第一次全国污染源普查公报[N].人民日报,2010-02-10(016).[2]孟祥海.中国畜牧业环境污染防治问题研究[D].武汉:华中农业大学,2014.[3]宣梦,徐振成,吴根义,等.我国规模化畜禽养殖粪污资源化利用分析[J].农业资源与环境学报,2018,35(2):126-132.[4]付龙,张淑芬,丁昕颖.畜禽粪便好氧堆肥的影响因素[J].现代畜牧科技,2016(9):180-181.[5]张家才,胡荣桂,雷明刚,等.畜禽粪便无害化处理技术研究进展[J].家畜生态学报,2017,38(1):85-90.鸡粪制作肥料还田利用是解决养鸡污染问题的根本出路,也是治本之策。

发酵工艺控制——氧对发酵的影响及控制在好氧深层培养中，氧气的供应往往是发酵能否成功的重要限制因素之一。

通气效率的改进可减少空气的使用量，从而减少泡沫的形成和杂菌污染的机会。

一、溶解氧对发酵的影响溶氧是需氧发酵控制最重要的参数之一。

由于氧在水中的溶解度很小，在发酵液中的溶解度亦如此，因此，需要不断通风和搅拌，才能满足不同发酵过程对氧的需求。

溶氧的大小对菌体生长和产物的形成及产量都会产生不同的影响。

如谷氨酸发酵，供氧不足时，谷氨酸积累就会明显降低，产生大量乳酸和琥珀酸。

需氧发酵并不是溶氧愈大愈好。

溶氧高虽然有利于菌体生长和产物合成，但溶氧太大有时反而抑制产物的形成。

因为，为避免发酵处于限氧条件下，需要考查每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵过程保持在最适浓度。

最适溶氧浓度的大小与菌体和产物合成代谢的特性有关，这是由实验来确定的。

根据发酵需氧要求不同可分为三类：第一类有谷氨酸、谷氨酰胺、精氨酸和脯氨酸等谷氨酸系氨基酸，它们在菌体呼吸充足的条件下，产量才最大，如果供氧不足，氨基酸合成就会受到强烈的抑制，大量积累乳酸和琥珀酸；第二类，包括异亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸和天冬氨酸，即天冬氨酸系氨基酸，供氧充足可得最高产量，但供氧受限，产量受影响并不明显；第三类，有亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸，仅在供氧受限、细胞呼吸受抑制时，才能获得最大量的氨基酸，如果供氧充足，产物形成反而受到抑制。

氨基酸合成的需氧程度产生上述差别的原因，是由它们的生物合成途径不同所引起的，不同的代谢途径产生不同数量的NAD(P)H，当然再氧化所需要的溶氧量也不同。

第一类氨基酸是经过乙醛酸循环和磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统两个途径形成的，产生的NADH量最多。

因此NADH氧化再生的需氧量为最多，供氧愈多，合成氨基酸当然亦愈顺利。

第二类的合成途径是产生NADH的乙醛酸循环或消耗NADH的磷酸烯醇式丙酮酸羧化系统，产生的NADH量不多，因而与供氧量关系不明显。

12干法沼气工程发酵技术现状及发展趋势_卜明0引言随着能源和环境问题的日益突出，沼气发酵技术作为一种不仅能处理有机废弃物同时可以得到沼气燃料的清洁可再生能源发展技术，在世界上受到了越来越重要的关注。

沼气技术按发酵原料干物质含量（TS）的不同，可分为湿法发酵和干法发酵两类。

现有沼气工程采用湿法发酵技术，发酵原料呈液态，干物质含量一般在10%以下。

湿法沼气发酵由于需添加新鲜水调浆，发酵结束后剩余物沼液若没有足够的土地消纳，极易造成二次污染等问题；沼气干法发酵技术正逐渐成为世界各国处理有机固体废弃物以及生产新能源的重要选择。

沼气干法发酵［1，2］是指干物质含量（TS）在20%～40%，呈固态，无沼液消纳问题。

干法发酵具有需水量低、或不需水，产生沼液少，基本上实现污染物零排放，容积产气率高，物料适应范围广，运行过程稳定，无湿法工艺中的浮渣、沉淀等问题。

本文着重介绍国内外主要干法沼气发酵技术现状、干法沼气发酵技术关键点及攻关方向，为我国固体有机废气物沼气发酵技术研究提供参考。

1国外干法沼气技术主要工艺及应用情况国外对干法沼气发酵技术的研究始于20世纪80年代有关的污泥卫生填埋，20世纪90年代起，以德国为代表的发达国家开始进行沼气间歇干法发酵技术及工业级装备研发。

干法沼气发酵技术已在世界多个国家垃圾处理中广泛应用，现已扩展到能源作物、畜禽粪便和农业固体废弃物等的连续干发酵技术。

国外沼气干法发酵技术已趋于成熟，主要有Dranco工艺、Kompogas工艺、Valorga工艺、Biopercolat工艺、Linder BRV工艺、APS工艺和Benkon公司的车库型工艺等，其中Benkon公司的车库型沼气干法发酵工艺和装备已进入生产性验证，在控制、安全等方面较完备［3-10］。

1.1Dranco工艺Dranco干法沼气发酵技术是一种独特的立式设计、高固含量、无内部搅拌的连续干法沼气发酵技术。

经过筛选、预处理的有机固体废弃物与发酵后的物料（接种物）按一定比例（1∶6～1∶8）混合后，经蒸汽加热后，由进料泵泵入发酵罐内，发酵罐内没有混合搅拌系统或气动系统，物料在发酵过程中仅靠重力沉降，产生的沼气从发酵罐的顶部逸出至沼气储存系统，发酵后的沼渣通过底部设置的螺杆出料（图2）。

卧式堆肥发酵滚筒使用说明英文回答：Introduction:The horizontal composting fermentation drum, also known as the horizontal composting fermenter, is a device usedfor the aerobic fermentation of organic waste materials. It is widely used in the organic waste treatment industry to convert organic waste into high-quality compost.Usage Instructions:1. Preparation:Before using the horizontal composting fermentation drum, make sure it is clean and free from any debris or foreign objects.Ensure that the drum is properly positioned andstable before starting the fermentation process.2. Loading the drum:Begin by loading the organic waste materials into the drum. This can include kitchen waste, garden waste, animal manure, and other organic materials.It is important to maintain a proper balance of carbon-rich (such as dry leaves or straw) and nitrogen-rich (such as food waste or animal manure) materials for optimal composting.Avoid overloading the drum, as it can hinder the airflow and fermentation process.3. Adding microbial inoculants:To accelerate the fermentation process, it is recommended to add microbial inoculants or compost starters to the organic waste materials.These inoculants contain beneficial microorganisms that help break down the organic matter and speed up the composting process.Follow the manufacturer's instructions for the appropriate amount of inoculant to be added.4. Turning the drum:Once the drum is loaded, close the lid securely to maintain an airtight environment.Use the handle or the provided mechanism to rotate the drum at regular intervals.Turning the drum helps to mix the organic waste materials, ensure uniform fermentation, and promote oxygen supply for aerobic fermentation.5. Monitoring and maintenance:Regularly monitor the temperature and moisturelevels inside the drum.The optimal temperature for composting is between 50-65°C (122-149°F). If the temperature is too low, the fermentation process may be slow, while high temperatures can kill beneficial microorganisms.Maintain the moisture content between 40-60% for proper composting. Too much moisture can lead to anaerobic conditions, while too little can hinder the fermentation process.Adjust the moisture levels by adding water or dry materials as necessary.6. Fermentation duration:The fermentation duration can vary depending on the type and quantity of organic waste materials used, as well as the environmental conditions.Generally, the composting process takes around 2-4weeks to complete. However, it is essential to monitor the compost's temperature, moisture, and odor to determine when it is fully matured.中文回答：使用说明：1. 准备工作：在使用卧式堆肥发酵滚筒之前，确保其清洁无杂物。

近几年随着现代化牧场的不断发展，以及国家环保政策的要求，达到奶牛健康度和奶量单产不断提高的目的，对奶牛卧床舒适度的要求越来越高，随之卧床的管理越来越规范化与科学化。

一、奶牛卧床舒适的重要性奶牛舒适度最重要的一个方面就是让奶牛多休息。

奶牛卧床作为奶牛日常生活和休息的最主要场所，是奶牛趴卧直接接触的环境。

奶牛每天躺卧休息时间是12-14小时，平均起卧约16次，每次躺卧1.5-3小时。

也就是说有一半以上的时间是在休息。

与站立相比，奶牛躺卧时乳房血液流量增加20%-30%，为牛奶合成提供更多营养。

奶牛躺卧时反刍时间增加，反刍增加唾液分泌，唾液中的碳酸氢盐，可有效防止奶牛酸中毒。

美国MINER研究所的研究指出，在其他条件一致的情况下，大部分泌乳牛躺卧时间每增加1小时，产奶量增加1.7公斤。

图来源：美国MINER研究所。

如下图所示，奶牛每天躺卧时间至少12小时，最佳13-14小时。

为增加躺卧时间，舒服的卧床是重要原因之一；反之，差的卧床增加奶牛站立时间，使蹄病发病率上升，最终降低产量，给牧场带来损失。

图：荷斯坦奶牛每日时间安排。

干净、舒适的卧床环境，能有效减少临床型乳房炎和隐性乳房炎的发病，降低体细胞；显著提高奶牛上床率，使奶牛得到充分休息进行反刍，从而提升奶产量；使肢蹄得到充分休息，从而降低肢蹄病；同时给其他未躺卧的奶牛提供更多的自由活动空间。

因此，保证奶牛卧床干净、舒适十分重要。

二、奶牛卧床的种类卧床垫料的主要作用是吸收水分、提供缓冲、散热，趴卧舒适，提高趴卧率。

奶牛卧床垫料大致有几种类型：沙、稻壳、垫草、锯末、橡胶垫、干牛粪。

沙的优势是凉爽，更适合温度较高的季节和地区。

经常打理的沙子卧床也几乎不滋生细菌。

但废弃垫料的处理是一个难题，粪污里面含沙对固液分离设备损害极大。

稻壳、垫草、锯末有一定的保温作用，比较适合温度较低的季节或地区。

但同样需要经常更换，疏于打理的垫料容易滋生细菌，且随着国家环保的要求的提高，处理起来越来越困难。

发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺参数的优化与控制方法发酵工艺是一种利用微生物在特定条件下生产有机化合物的生物过程。

发酵工艺参数（如温度、pH值、搅拌速度等）的优化与控制对于提高发酵生产效率和产品质量至关重要。

本文将介绍一些常用的发酵工艺参数优化与控制方法，以帮助提高发酵工艺的效果。

一、温度的优化与控制温度是影响发酵过程的最重要参数之一。

一般来说，微生物的生长速率随温度的升高而增加，但过高的温度可能导致微生物的死亡或产物的变性。

因此，需要对发酵过程中的温度进行优化和控制。

在发酵过程中，通过调节发酵罐中的冷却塞温度来控制温度。

使用前馈控制或反馈控制方法，根据温度传感器和控制器的反馈信号，调节冷却塞的开度，使温度保持在设定的范围内。

此外，还可以使用嵌入式感应器和自动化控制系统来监测和调节传热器和冷却系统的性能，以保持发酵温度的稳定。

在优化发酵温度方面，可以通过实验方法来确定最佳生产温度。

首先，将发酵基质分为若干等温区域，分别在不同温度下进行发酵实验。

然后，通过测量发酵产物的产量和质量，寻找最佳生产温度。

二、pH值的优化与控制pH值是指发酵基质中的酸碱性程度。

微生物的生长和产物合成受到pH值的影响，因此对发酵过程中的pH值进行控制和优化是非常重要的。

在发酵过程中，通过添加酸碱调节剂或纯化酶来控制pH值。

具体来说，可以使用酶法或电极法来测量发酵基质中的氢离子浓度，然后根据测量结果调节酸碱调节剂的加入量，以维持合适的pH值范围。

此外，还可以使用自动化控制系统来监测和调节pH探头和酸碱调节剂的性能，以保持发酵过程中pH值的稳定。

在优化发酵pH值方面，可以通过实验方法来确定最佳生产pH。

首先，在不同pH条件下进行发酵实验，测量产物的产量和质量，然后比较不同pH条件下的发酵效果，找到最佳生产pH条件。

三、搅拌速度的优化与控制搅拌速度是指在发酵过程中搅拌器的转速。

适当的搅拌可以帮助提高溶解氧和基质传质，促进微生物的生长和产物的合成。

堆肥制作技术及有关参数伴随规模化养殖场和都市污水处理厂旳大量兴建，由此产生旳有机废弃物数量日益庞大，并且高度集中，农村常见旳简易堆积方式已不能采用，由于它们堆肥时间长，处理容量小，并且不适合机械化操作。

而规模化高温好氧堆肥技术以其腐熟时间短、处理容量大、机械化或自动化程度高，而得到高度重视和推广应用。

(一)堆肥类型堆肥分类措施诸多。

按堆制过程中与否需氧而分为好氧堆肥和厌氧堆肥；按原料发酵所处状态可分为发酵仓式堆肥和无发酵仓式堆肥；无发酵仓式好氧堆肥系统又分为露天条垛式翻堆供氧堆肥法和固定堆强制通风堆肥法两种。

好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行旳分解发酵过程。

好氧堆肥温度高，一般在55℃以上，可维持5~11d，极限可达80℃以上，也称高温堆肥法。

由于好氧堆肥法具有堆肥周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等长处，在有关污泥、都市垃圾、畜禽粪便和农业秸秆等堆肥中被广泛采用。

下面简介目前国内外两类重要旳好氧堆肥系统。

1．无发酵仓式堆肥系统物料一般堆制成条垛式，根据堆料供氧方式，无发酵仓式堆肥系统又可分为搅拌(翻堆)式堆肥床和固定堆式堆肥床两种堆肥方式。

搅拌式堆肥旳重要特点是采用定期翻堆，使物料均匀，并提供充足氧气，有时还考虑强制通气(常采用抽气方式进行)。

翻堆作业一般采用翻堆机械进行。

固定堆式堆肥基本不进行翻堆，其供氧方式重要有两种：一是采用自然通气方式进行堆肥，在堆肥场地开有通气沟，并在垂直方向设有通气管(也可用多种秸秆捆绑成束作为通气之用)，生物发酵所需要旳氧气完全靠自然通风；二是采用强制通风供氧方式进行堆肥，也称固定堆强制通风堆肥法，肥堆旳供氧运用鼓风机或空气压缩机强行鼓风进行，也可采用抽风方式进行。

吹风或抽风可用定期器或在肥堆内安顿旳温度或氧气浓度自动反馈装置来间断性供氧，在某些大型堆肥厂可采用计算机控制堆肥。

自然通风堆肥腐熟时间一般较长，而固定堆强制通风堆肥法则比较快，在3～5周内能使肥堆完全腐熟。

生物工程专业综合（设计）性大实验报告书(好氧发酵)学生姓名：学号：班级：生工2102专业：生物工程指导教师：葛飞2013 年12月生物工程专业设计（综合）实验安徽工程大学实验报告书学生姓名：学号：专业班级：生工2102实验类型：□验证■综合□设计□创新实验日期：12.27~12.29 实验成绩：一、实验背景纳豆菌通常为（0.7-0.8）um×(2.0-3.0)um,革兰氏阳性。

生长在葡萄糖琼脂的细胞原生质染色均匀。

芽孢椭圆形或柱状，中生或偏中生，即使孢囊膨大，也不显著，有鞭毛，能运动。

生长温度最高位45-55℃，最低为5-20℃。

孢子耐热性强。

好氧发酵主要用于污水处理、有机肥发酵、及其他工业生产。

好氧发酵作用大反映相比厌氧发酵速度快但需要通气。

二、实验目的本实验是在生物工艺学基础上模拟工业好氧发酵过程，验证模拟过程中的糖量、菌体浓度、PH的变化，熟悉好氧菌的发酵过程。

（1）了解好氧发酵的工艺流程。

（2）熟悉各个参数测量的方法原理。

（3）分析过程出现的问题。

三、实验原理及步骤3.1 培养基配制3.1.1原理培养基是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及生长素和水等。

有的培养基还含有抗菌素、色素、激素和血清本实验采用的是纳豆菌，纳豆菌属于细菌。

一般采用葡萄糖蛋白胨液体培养基用于种子培养和发酵培养。

其中葡萄糖为主要碳源，蛋白胨为氮源，酵母膏、NaCl，KH2PO4，K2HPO4作为无机盐，为微生物提供钾，磷，镁，钠离子等。

培养基配好后，用稀酸或稀碱将pH调至所需酸碱度或自然pH。

3.1.2仪器与设备三角烧瓶，烧杯，玻璃棒，分析天平，牛角匙，pH计，高压蒸汽灭菌锅，- 2 -好氧实验废报纸，纱布和麻绳等。

3.1.3培养基配方种子培养基配制培养基配方如下：葡萄糖0.5g蛋白胨0.5g酵母膏0.25g水50mlpH 7.0发酵培养基配制培养基配方如下：葡萄糖30g蛋白胨7.5gNaCl 7.5gK2HPO4 6gKH2PO4 3g水1500mlpH 7.04操作步骤称量熔化调pH分装：发酵培养基分装15瓶250ml三角烧瓶，每瓶100ml。

《生物制药工艺技术》课程教学方案教师：苏艳授课专业生物技术及应用、生物制药技术上课地点授课时间第周学习内容项目6、发酵过程控制（2）工业发酵主要类型及主要控制参数课时8教学目标知识目标 了解发酵过程中各参数：温度、pH、泡沫等对发酵过程的影响。

技能目标能根据不同发酵过程控制发酵参数。

能处理发酵过程中出现的问题。

素质目标培养学生理论联系实际动手操作能力、自主性、创造性、严谨的科学态度；吃苦耐劳、团队协作精神，良好的职业素养。

教学重点难点重点：发酵过程中参数的控制。

难点：发酵过程中参数的选择。

目标群体学生在前面学习了“发酵罐及附属设备的结构”，具备了《应用微生物技术》的基础知识。

教学环境教室教学方法理论讲授时间安排教学过程设计[课型] 理论课：多媒体辅助讲授[组织教学]5分钟演讲，1分钟安全教育[实施新课]讲授：项目6 发酵过程的控制知识目标:•了解发酵过程中各参数对发酵过程的影响。

•掌握发酵过程中各发酵参数的控制。

能力目标:•能根据不同发酵过程控制发酵参数。

•能处理发酵过程中出现的问题。

素质目标:•培养学生理论联系实际动手操作能力、自主性、创造性、严谨的科学态度；吃苦耐劳、团队协作精神。

任务1工业发酵主要类型及主要控制参数一、概述发酵：指在厌氧条件下葡萄糖通过酵解途径生成乳酸或乙醇等的分解代谢过程。

广义上将发酵看作是微生物把一些原料养分在合适的发酵条件下经过特定的代谢转变成所需产物的过程。

微生物培养亦称微生物发酵，发酵生产按微生物培养工艺不同可以分为固态发酵和液态发酵两种类型。

两者在工艺过程上大体相同，主要工艺过程为：斜面菌种培养-菌体或孢子悬浮液制备-种子扩大培养-发酵培养-发酵产物与发酵基质分离-提纯与精制-成品。

固态发酵是将微生物接种到经过处理的固体发酵基质上，或将发酵原料及菌体吸附在疏松的固体支撑物上，通过微生物的代谢活动，使发酵原料转化成发酵产品。

采用固态发酵工艺所需设备简单，不需要结构复杂的发酵堆；操作方法简单，能耗较低，不需要大量的通风和搅拌。