废弃菌糠变身清洁能源的创新性研究.doc

【生物与环境科学专题研究报告】 废弃菌糠变身清洁能源的创新性研究 石家庄市第二中学（河北省实验中学） 武文欣 指 导 教 师 ： 韩荣珍 朱月敏 【生物与环境科学专题研究报告】 废弃菌糠变身清洁能源的创新性研究 学 校：石家庄市第二中学 项目作者：武文欣 指导教师：韩荣珍 朱月敏 废弃菌糠变身清洁能源的创新性研究 石家庄市第二中学(河 北 省 实 验 中 学) 武文欣 指导教师： 韩荣珍 朱月敏 【摘 要】 本研究以废弃金针菇菌糠为原料生产沼气，通过进行原料预处理实验，建立了一套系统的金针菇菌糠发酵生产沼气的技术体系。发酵有机负荷为6-8%、C/N为25/1、初始pH值7.0-7.5、沼气池污泥为接种物，接种量30%，按1.0mg/L·d、0.1mg/L·d和0.2mg/L·d添加Fe、Co、Ni元素，再添加微生物混合菌剂进行常温发酵应用，总产气量是常规处理的1.99倍，原料产气率比发酵工艺优化前提高了121.2%，有机质利用率提高了104.7%。该技术为沼气生产提供技术指导，不仅使废弃的物质资源得到深度开发和循环利用，而且对缓解能源危机、保护生态环境等方面具有重要意义。 关键词：金针菇菌糠；沼气；厌氧发酵 实施地点：河北省科学院生物研究所 石家庄市二中生物实验室 实施时间：2009年7月——2010年11月 选题背景 2009年4月，我随母亲回灵寿老家探亲，发现道路两旁堆积了许多黑乎乎的东西，心中带着些许疑问回了家。正值中午，发现老家的人早不用小炉灶烧干柴做饭了，家家户户都建起了沼气池，以往那种冒着滚滚黑烟在灶台旁忙活的景象也看不见了。 问过家里人以后得知这一带大部分农民以栽培金针菇为主要副产业，路边这些是被农家废弃的食用菌菌糠，不仅造成了对周边环境的严重污染，还造成了资源的极大浪费。突然我想到了沼气，那是不是可以用菌糠来生产沼气呢，使其变废为宝？ 回家后我立即查阅了有关食用菌菌糠的知识，了解到随着食用菌产业化、工厂化的蓬勃发展，其生产后的废料——菌糠愈来愈多，据估计，我国每年的菌糠生产量已达500～600万吨。菌糠为栽培各种菌类后剩下的废弃物，其营养成分比较丰富, 由于其内含有氨基酸、蛋白质及其他的营养物质，有“菌体蛋白”之称。这么大一笔丰富的可再利用资源，除少量被用作畜禽饲料外，大部分当作废料而被。-食用菌-沼气-有机肥、饲料-农作物生物质循环利用的高效生态农业模型，不仅使物质资源得到深度开发和循环利用，而且对缓解能源危机、保护生态环境、减少疾病发生、提高农产品品质、增加农民收入等方面具有重要意义。 根据这些知识背景，带着浓厚的科研兴趣，在老师的指导下，我决心进行金针菇菌糠发酵生产沼气的研究，并做了实验方案设计，对试验进度进行了大体的安排。 2009年9月～2010年9月，我在河北省科学院生物研究所开始了研究，在工作期间我熟悉了智能鼓风干燥箱，电子天平，气相色谱仪，马弗炉实验材料1.1原料：河北灵寿农家中的菌糠及石家庄郊区的装入中并作好记录带回实验室以取自河北灵寿农家沼气池厌氧活性污泥为接种物。菌种由河北省生物所。智能鼓风干燥箱(OM-130GB，上海欧迈科学仪器有限公司)，电子天平（），气相色谱仪（），马弗炉（RJM-28-10沈阳电炉厂）。 自制5L实验型水压式厌氧消化装置，主要由发酵瓶、集气瓶、计量瓶组成，由胶管连接1水压式厌氧消化装置示意图 2. 实验TS、VS的测定菌糠、牛粪总固体含量(TS)、可挥发性固体(VS)含量的测定方法见2 甲烷含量的测定采用气相色谱检测甲烷含量检测器：；载气：氮气；填充柱GDX-401(80目)；柱温40℃；进样温度0℃；150℃；进样采用微量进样器手动进样进样量为30 μL。 实验设两个处理，每个处理三个平行，5 L反应器，有效容积定4 L。 实验步骤（老师指导，熟练后自己完成）：处理一，将金针菇菌糠粉碎后，用研究室培养的原料预处理菌剂对金针菇菌糠进行发酵预处理3-5 d。每个反应器内装入280克菌糠，将菌剂倒入，边倒边搅拌，可以再补充些水分，用手捏有少量水挤出即可，堆积不要太实，塑料膜封口时留孔隙。3-5 d后菌糠上长出白色菌丝、发黑时预处理结束；处理二，以未处理的金针菇菌糠为原料做对照。每个反应器均按有机负荷率6-7%装料，用石灰水调节发酵液pH值为7.0-7.5，调节碳氮比为24-26/1，接种量按原料干重的30%接种（正常发酵沼气池底污泥），温度28±1℃，用自来水补至4L。每天记录产气量，每周检测甲烷含量。 2.4 有机负荷率的选择 以金针菇菌糠为原料，实验设五个处理，每个处理三个平行。 实验步骤（老师指导，熟练后自己完成）：有机负荷率分别设为4%、6%、8%、10%、12%，有效池容4L，用石