地区：上海市 宝山区
关键词：河北省科学院生物研究所;中国农业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004500
成果描述：
| 该项目属于能源与环境保护领域。针对固体有机废弃物厌氧发酵产沼气系统普遍存在转化效率低、容易失稳、综合效益差等问题，尤其在北方寒冷地区，需要耗用系统产能的45%以上来维持运行。根据有机废弃物沼气发酵原理，从发酵功能微生物、微量元素、微生物调控、发酵动力学等入手，重点研究其在有机废弃物厌氧发酵系统稳定运行中的强化调控关键技术。通过8年多产学研系统性研发工作，取得以下创新和关键性成果。1.结合传统富集培养与高通量筛选技术，建立了目的性更强、靶向性更准、快速适宜的中低温厌氧微生物分离纯化筛选模型；挖掘出高效菌株358株，选出在低温下启动发酵的微生物菌种23个。根据机制互补、协同增效作用构建高效复合菌系11个，应用于有机废弃物发酵提高原料水解效率和沼气产量15%以上。申请国家发明专利6个，3项获授权。2.从原料预处理到厌氧发酵不同阶段，根据系统发酵时期、有机负荷、温度变化等，有选择性利用不同类功能微生物和微量元素等进行强化，可有效防止系统酸化、提高有机负荷率和运行稳定性，沼气产量最大可提高41.7%，使药渣、餐厨垃圾等易酸化基质有机负荷由3.0 kgVS/(m<'3>·d)提高至5.0 kgVS/(m<'3>·d)以上。3.基于宏基因组学高通量测序和定量PCR技术，率先对厌氧发酵系统中强化功能微生物进行了跟踪监测，确定其在厌氧发酵强化过程中的调控机理。开展了沼气厌氧发酵过程中微生物菌群动态变化与工艺控制间的关系研究，首次提出将厚壁菌群和拟杆菌群丰度比（F/B比）作为指示厌氧发酵工艺过程控制的监测指标，为保证和促进系统稳定高效运行，实现对沼气工程的精密控制提供技术支撑。4.通过工艺改良、混合原料发酵和发酵动力学研究，确定多种有机废弃物厌氧发酵系统稳定运行关键参数及发酵动力学特征。发现实际工程在低有机负荷运行时，28℃与38℃厌氧发酵的甲烷产率没有显著差异，对指导工程稳定运行，提高经济效益具有重要意义。5.技术集成，建立系统高效的有机废弃物厌氧发酵稳定运行双重强化调控技术体系。通过小试、中试和试验示范，验证了其强化效果和应用前景。解决了中国固体有机废弃物厌氧发酵过程中原料转化效率低、综合效益差等问题。推广应用及经济社会效益情况:从2009年起，在石家庄、沧州、廊坊、承德、衡水、北京、重庆等地区进行大中型沼气工程试验示范，帮助部分问题工程恢复正常运行，加强其运行管理和安全措施。累计提高沼气产量556.5万立方米，相当于增加收入1090万元，减少燃煤用量3972吨，减排二氧化碳10328吨，减排二氧化硫33.8吨，减排氮氧化物29.4吨。符合国家大气污染防治十条措施和今年3月刚颁布的《河北省大气污染防治条例》，减少燃煤用量，预防大气污染，保护生态环境，提高居民生活质量。申请发明专利7项，获授权3项；发表论文27篇，能源环保领域重点期刊SCI或EI收录10篇；被SCI或EI期刊引用50次，其中SCI他引28次，EI他引7次。培养博士3名，硕士6名，学术带头人3名，专业技术人才6名；4人获河北省“三三三人才工程”二、三层次人才；培训相关技术人员2210人次，农户2710人次。经济、社会生态效益显著。 |
