1. 保持發(fa)酵(jiao)裝置內足夠(gou)數(shu)量的(de)微(wei)生(sheng)物

    

   微生物(wu)是(shi)沼氣發(fa)酵過(guo)程(cheng)中(zhong)生命活動的主體(ti)(ti)(ti)。在(zai)沼氣發(fa)酵系(xi)統中(zhong)，微生物(wu)有兩種(zhong)存在(zai)形式：一(yi)種(zhong)是(shi)群體(ti)(ti)(ti)，另一(yi)種(zhong)是(shi)個體(ti)(ti)(ti)。實(shi)驗表明，消化液中(zhong)以個體(ti)(ti)(ti)存在(zai)的微生物(wu)數量并不(bu)(bu)多，對沼氣發(fa)酵過(guo)程(cheng)所起的作用(yong)微不(bu)(bu)足道。

    

   決定沼氣發酵(jiao)進程的(de)(de)主要是(shi)以群體(ti)形式存在的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物，也就(jiu)是(shi)通常所說的(de)(de)厭氧污(wu)泥(ni)(ni)。污(wu)泥(ni)(ni)濃度的(de)(de)大(da)(da)小對沼氣發酵(jiao)裝置產氣效(xiao)率(lv)的(de)(de)影響很(hen)大(da)(da)。一(yi)般而言，污(wu)泥(ni)(ni)濃度越(yue)(yue)大(da)(da)（即單(dan)位有效(xiao)容積中微生(sheng)(sheng)物量越(yue)(yue)多），發酵(jiao)裝置的(de)(de).大(da)(da)產氣效(xiao)率(lv)也就(jiu)越(yue)(yue)高。既然保持消化(hua)裝置內足(zu)夠(gou)多的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物十分重要，那么應(ying)該采取(qu)哪些(xie)措施來(lai)達到(dao)目的(de)(de)呢？

    

1.加(jia)快(kuai)厭氧微生物的(de)生長(chang)速度 

沼(zhao)氣發酵(jiao)的..、第二階(jie)段是不產(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)活動(dong)的結果，第三階(jie)段是產(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)作(zuo)用所致。產(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)，屬于專性厭(yan)氧(yang)菌(jun)，對(dui)營養要(yao)求比較簡單，但(dan)對(dui)環境條(tiao)件變化特別敏感(gan)，適應性差。另(ling)一(yi)方面，產(chan)甲(jia)烷(wan)菌(jun)繁殖的世代時間長，為4-8天，所以產(chan)甲(jia)烷菌既是(shi)(shi)左右沼(zhao)氣發酵過程(cheng)成(cheng)敗的關(guan)鍵微(wei)生物(wu)，也是(shi)(shi)控制厭氧生物(wu)反應速(su)率的主要微(wei)生物(wu)。

如果能通(tong)過生物工程手段提高產(chan)甲烷菌繁殖速(su)率，縮短其世代時間(jian)(jian)，那么，在相同時間(jian)(jian)內，產(chan)甲烷菌增殖的數量(liang)將(jiang)會(hui)更多，從而提高沼氣發(fa)酵(jiao)效率，同時沼氣發(fa)酵(jiao)裝置的啟動時間(jian)(jian)將(jiang)會(hui)縮短。

2.增加(jia)沼氣裝置滯(zhi)留微生物的能力 

傳統沼(zhao)(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)裝(zhuang)置(zhi)難以滯留(liu)厭氧微(wei)生物(wu)，發(fa)酵(jiao)(jiao)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)微(wei)生物(wu)數量少(shao)，發(fa)酵(jiao)(jiao)效率低(di)。在微(wei)生物(wu)生長(chang)繁殖速率不變(bian)的情況(kuang)下，減(jian)少(shao)微(wei)生物(wu)排放速率，同樣可以達(da)到積累、滯留(liu)微(wei)生物(wu)的目的。可以通過改變(bian)傳統沼(zhao)(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)裝(zhuang)置(zhi)的結構，裝(zhuang)設(she)填(tian)料、回流污(wu)泥、培養顆(ke)粒污(wu)泥等措施，增加(jia)反應器滯留(liu)微(wei)生物(wu)的能力，保持沼(zhao)(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)足(zu)夠數量的微(wei)生物(wu)，特(te)別是(shi)產甲烷菌。

1. 提高(gao)厭氧(yang)微生物的(de)活性

    

   沼(zhao)(zhao)(zhao)氣發酵(jiao)過程(cheng)中，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)活性就(jiu)是轉(zhuan)化有(you)機物(wu)(wu)并生(sheng)(sheng)成(cheng)沼(zhao)(zhao)(zhao)氣的(de)能力(li)，即(ji)將有(you)機物(wu)(wu)轉(zhuan)化成(cheng)為甲(jia)烷、二氧(yang)化碳、硫化氫等(deng)的(de)能力(li)，可以用污(wu)泥(ni)(ni)比(bi)產(chan)甲(jia)烷活性、污(wu)泥(ni)(ni)負荷表示。提(ti)高厭氧(yang)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活性可以通過提(ti)高沼(zhao)(zhao)(zhao)氣發酵(jiao)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)自身(shen)活力(li)和創造適宜的(de)環境(jing)條(tiao)件來(lai)實現。

    

1.高(gao)活性厭氧微生物的(de)培育 

如果能采用常規選(xuan)育或生(sheng)物工程(cheng)的(de)(de)(de)辦法提高沼(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)微(wei)(wei)生(sheng)物的(de)(de)(de)自身(shen)活(huo)性(xing)，沼(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)效率將會(hui)得(de)到極大提高。由于沼(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)系統(tong)是多(duo)菌種作用的(de)(de)(de)混(hun)合培(pei)養系統(tong)，純(chun)培(pei)養條件(jian)下獲得(de)的(de)(de)(de)高活(huo)性(xing)菌株(zhu)在投放到自然(ran)的(de)(de)(de)沼(zhao)氣發(fa)酵(jiao)(jiao)系統(tong)中，有(you)可(ke)能不能適(shi)應混(hun)合培(pei)養環境而喪失其優(you)勢。因此(ci)，通過常規選(xuan)育或生(sheng)物工程(cheng)的(de)(de)(de)發(fa)放培(pei)育高活(huo)性(xing)厭氧微(wei)(wei)生(sheng)物的(de)(de)(de)難度很大。

2.創造適宜的環境條件 

①滿足(zu)需要的微量元素

沼氣發酵微生物(wu)需(xu)要一定量(liang)的微量(liang)元素，鎳、鈷、鉬、鐵(tie)、硒和鎢等(deng)是一些產(chan)甲烷菌所必需(xu)的物(wu)質，鋅、銅、錳是發酵性細(xi)菌必需(xu)的物(wu)質。

②合(he)適的常量元素比例(li)

參與發(fa)酵(jiao)的(de)(de)(de)微生(sheng)物不僅要(yao)從料液中(zhong)吸收營養物質(zhi)以(yi)取得(de)能源，而且還要(yao)利用這些(xie)營養物質(zhi)合成新的(de)(de)(de)細胞。在討論沼(zhao)氣發(fa)酵(jiao)微生(sheng)物的(de)(de)(de)營養物質(zhi)時，一(yi)般都要(yao)重點考察氮和磷的(de)(de)(de)配比。

③減(jian)少有毒物(wu)質的(de)抑制

在沼(zhao)氣(qi)發酵過程中(zhong)，一些原料中(zhong)含有有毒、有害物(wu)質(zhi)，經常造成產氣(qi)效率下降(jiang)甚至(zhi)運行失敗。特別是處(chu)理工業有機原料時(shi)，更需注意有毒、有害物(wu)質(zhi)對沼(zhao)氣(qi)發酵微生物(wu)的影響。.常見(jian)的抑制(zhi)性物(wu)質(zhi)為氨氮(dan)、硫化物(wu)、鹽(yan)類(lei)、重金屬以及某些人工合成物(wu)質(zhi)。

④適(shi)宜的pH環境和溫度

pH是沼氣發酵重要的(de)影響(xiang)因素。微生(sheng)物對pH的波動十分敏感，即使是(shi)在其生長(chang)pH范(fan)圍(wei)內(nei)，pH的突然改變(bian)也會引起微生物活(huo)力明顯下降；合適的溫度(du)也是影響微生物生命活(huo)動的重要因素，各種微生物都只(zhi)在(zai)在(zai)一定的溫度(du)范圍生長。

1. 加強(qiang)微生物與底物的傳質效果

     

   在沼氣發(fa)酵(jiao)反(fan)應器(qi)(qi)中(zhong)，生物化學反(fan)應依靠傳質(zhi)才能進行，而(er)傳質(zhi)的(de)產生必須(xu)通過基(ji)質(zhi)與(yu)(yu)微(wei)生物之(zhi)間的(de)實際接觸。在沼氣發(fa)酵(jiao)系(xi)統中(zhong)，只有實現基(ji)質(zhi)與(yu)(yu)微(wei)生物之(zhi)間充(chong)分而(er)又有效(xiao)的(de)接觸，才能.大限度地(di)發(fa)揮反(fan)應器(qi)(qi)的(de)處(chu)理效(xiao)能。

    

   基質(zhi)與微生物(wu)之間的接(jie)觸(chu)(chu)(chu)，可以通(tong)過集中途徑實(shi)現。反應器的構造不同，實(shi)現接(jie)觸(chu)(chu)(chu)的方式(shi)也不一樣。歸納起來，大致有三(san)種接(jie)觸(chu)(chu)(chu)方式(shi)，即攪拌接(jie)觸(chu)(chu)(chu)、流動接(jie)觸(chu)(chu)(chu)、氣(qi)泡攪動接(jie)觸(chu)(chu)(chu)。對于溶解性發酵(jiao)(jiao)原(yuan)料(liao)、連續進料(liao)沼氣(qi)發酵(jiao)(jiao)系統，為了強化接(jie)觸(chu)(chu)(chu)物(wu)質(zhi)可采取有效的布水、合理利用(yong)沼氣(qi)的攪動、料(liao)液回(hui)流等措施。

    

   對(dui)于高固體發(fa)(fa)酵原料、分(fen)批進料沼氣發(fa)(fa)酵系統，機(ji)械(xie)攪(jiao)拌(ban)是(shi).有效的手段(duan)。攪(jiao)拌(ban)混(hun)合(he)不僅能(neng)加強微(wei)生物(wu)與底物(wu)的傳質(zhi)效果，均勻分(fen)布(bu)進料底物(wu)，稀釋抑(yi)制物(wu)質(zhi)濃(nong)度，而且還能(neng)發(fa)(fa)放至分(fen)層、沉淀以(yi)及(ji)浮渣形成(cheng)，破除溫度分(fen)布(bu)梯(ti)度。

    

   此外，想要(yao)進一步提高沼氣工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)運行效(xiao)率(lv)，時(shi)刻掌握沼氣發酵(jiao)設(she)備的運行狀況，還(huan)需要(yao)針對性(xing)地做出工(gong)(gong)藝調整和控制。隨(sui)著(zhu)沼氣工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)的技術發展(zhan)，通過沼氣遠程(cheng)(cheng)監控及物聯網(wang)系統(tong)即可實現實時(shi)智能監控和統(tong)一操作(zuo)管理。

    

結(jie)語： 

在對沼(zhao)(zhao)(zhao)氣工程(cheng)(cheng)發酵(jiao)(jiao)(jiao)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)優(you)化中，應需圍繞著沼(zhao)(zhao)(zhao)氣厭氧發酵(jiao)(jiao)(jiao)微生(sheng)物來進行，保持沼(zhao)(zhao)(zhao)氣發酵(jiao)(jiao)(jiao)裝置中足夠(gou)的(de)(de)(de)微生(sheng)物數量(liang)，改善微生(sheng)物生(sheng)長繁殖的(de)(de)(de)營養(yang)物質(zhi)和環境條(tiao)件增強微生(sheng)物活性，加強微生(sheng)物與基質(zhi)的(de)(de)(de)傳質(zhi)效(xiao)(xiao)果等方面(mian)改進沼(zhao)(zhao)(zhao)氣發酵(jiao)(jiao)(jiao)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)性能，進而提高(gao)整個沼(zhao)(zhao)(zhao)氣工程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)率(lv)。

（參考資料(liao)：董宜勝《沼氣(qi)發(fa)(fa)酵菌(jun)種與發(fa)(fa)酵原(yuan)料(liao)濃度對沼氣(qi)產氣(qi)的影響》，鄧(deng)良偉(wei) 等《沼氣工程(cheng)》；圖片(pian)來源于網絡(luo)）

來源：沼(zhao)氣圈 文章(zhang)有所刪減

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