廢棄菌糠變身清潔能源的創(chuàng)新性研究(已修改)
2025-01-27 03:53 本頁面
【正文】 【生物與環(huán)境科學(xué)專題研究報告】 廢棄菌糠變身清潔能源的創(chuàng)新性研究 石家莊市第二中學(xué)（河北省實驗中學(xué)） 武文欣 指 導(dǎo) 教 師 ： 韓榮珍 朱月敏 【生物與環(huán)境科學(xué)專題研究報告】廢棄菌糠變身清潔能源的創(chuàng)新性研究學(xué) 校：石家莊市第二中學(xué)項目作者：武文欣指導(dǎo)教師：韓榮珍 朱月敏 廢棄菌糠變身清潔能源的創(chuàng)新性研究 石家莊市第二中學(xué)(河 北 省 實 驗 中 學(xué)) 武文欣指導(dǎo)教師： 韓榮珍 朱月敏【摘 要】本研究以廢棄金針菇菌糠為原料生產(chǎn)沼氣，通過進行原料預(yù)處理實驗，建立了一套系統(tǒng)的金針菇菌糠發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的技術(shù)體系。發(fā)酵有機負(fù)荷為68%、C/N為25/沼氣池污泥為接種物，接種量30%，d、d添加Fe、Co、Ni元素，再添加微生物混合菌劑進行常溫發(fā)酵應(yīng)用，%，%。該技術(shù)為沼氣生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)，不僅使廢棄的物質(zhì)資源得到深度開發(fā)和循環(huán)利用，而且對緩解能源危機、保護生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義。關(guān)鍵詞：金針菇菌糠；沼氣；厭氧發(fā)酵實施地點：河北省科學(xué)院生物研究所石家莊市二中生物實驗室實施時間：2009年7月——2010年11月選題背景2009年4月，我隨母親回靈壽老家探親，發(fā)現(xiàn)道路兩旁堆積了許多黑乎乎的東西，心中帶著些許疑問回了家。正值中午，發(fā)現(xiàn)老家的人早不用小爐灶燒干柴做飯了，家家戶戶都建起了沼氣池，以往那種冒著滾滾黑煙在灶臺旁忙活的景象也看不見了。問過家里人以后得知這一帶大部分農(nóng)民以栽培金針菇為主要副產(chǎn)業(yè)，路邊這些是被農(nóng)家廢棄的食用菌菌糠，不僅造成了對周邊環(huán)境的嚴(yán)重污染，還造成了資源的極大浪費。突然我想到了沼氣，那是不是可以用菌糠來生產(chǎn)沼氣呢，使其變廢為寶？回家后我立即查閱了有關(guān)食用菌菌糠的知識，了解到隨著食用菌產(chǎn)業(yè)化、工廠化的蓬勃發(fā)展，其生產(chǎn)后的廢料——菌糠愈來愈多，據(jù)估計，我國每年的菌糠生產(chǎn)量已達(dá)500～600萬噸。菌糠為栽培各種菌類后剩下的廢棄物，其營養(yǎng)成分比較豐富, 由于其內(nèi)含有氨基酸、蛋白質(zhì)及其他的營養(yǎng)物質(zhì)，有“菌體蛋白”之稱。這么大一筆豐富的可再利用資源，除少量被用作畜禽飼料外，大部分當(dāng)作廢料而被隨便扔掉或是燃燒。另外由于菌糠中又含有大量的菌絲體，適宜霉菌和害蟲的生長和繁衍，增加空氣中霉菌孢子和害蟲的數(shù)量，給大氣造成污染。我國是世界上較早開發(fā)應(yīng)用沼氣的國家之一。據(jù)查，自20世紀(jì)20年代初羅國瑞先生成功研發(fā)中國第一個具有實用價值的瓦斯庫—中華國瑞天然瓦斯庫，點燃了第一盞中華牌沼氣“神燈”算起，我國有目的開發(fā)利用沼氣至今已80多年了?，F(xiàn)在沼氣技術(shù)已經(jīng)得到了大力推廣，并且國家給予了一定的資金支持。然而，我國目前生產(chǎn)沼氣的用料主要是牛糞，但是由于養(yǎng)牛業(yè)集中化、規(guī)模化，一些地區(qū)牛糞資源相對較少，農(nóng)戶獲取原料較困難，并且隨著新農(nóng)村建設(shè)快速發(fā)展，農(nóng)村庭院養(yǎng)殖不僅遠(yuǎn)離民宅，且規(guī)模越來越小，畜禽糞便在沼氣發(fā)酵中的比例明顯降低，所以需要尋找一些替代原料。將兩者一聯(lián)系起來我眼前一亮，我請教了學(xué)校的韓榮珍老師、朱月敏老師和河北省科學(xué)院生物研究所的張麗萍研究員。了解到我國是食用菌生產(chǎn)大國，據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計，107t，占全球總產(chǎn)量的70%以上。尤其我的家鄉(xiāng)河北靈壽一帶主要以栽培食用金針菇為主。伴隨著栽培技術(shù)的推廣，栽培金針菇的農(nóng)戶越來越多，每年就有大量的菌渣產(chǎn)生，這些被隨便地就地堆置或直接施入田中，不僅造成了農(nóng)業(yè)有機資源的巨大浪費，還造成了周圍環(huán)境的惡化。然而目前對食用菌菌渣的利用研究大多集中在單個領(lǐng)域且研究不夠透徹，菌渣不能綜合、有效的利用。當(dāng)我提出把菌糠當(dāng)做沼氣發(fā)酵的原料的想法時，馬上得到了老師們的充分肯定，并且給我詳細(xì)介紹了沼氣發(fā)酵的主要過程、作用方式和技術(shù)要點，鼓勵我開展一些這方面的試驗。張老師說菌糠由于其中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)為產(chǎn)甲烷菌長期繁殖提供了基礎(chǔ)，可以作為沼氣生產(chǎn)原料。另外菌糠易于粉碎的特點不僅可以縮短投料前的準(zhǔn)備時間，還能縮短發(fā)酵時間，降低換料工作量等。另一方面，利用菌糠作為沼氣原料，可形成農(nóng)作物食用菌沼氣有機肥、飼料農(nóng)作物生物質(zhì)循環(huán)利用的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)模型，不僅使物質(zhì)資源得到深度開發(fā)和循環(huán)利用，而且對緩解能源危機、保護生態(tài)環(huán)境、減少疾病發(fā)生、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增加農(nóng)民收入等方面具有重要意義。根據(jù)這些知識背景，帶著濃厚的科研興趣，在老師的指導(dǎo)下，我決心進行金針菇菌糠發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的研究，并做了實驗方案設(shè)計，對試驗進度進行了大體的安排。2009年9月～2010年9月，我在河北省科學(xué)院生物研究所開始了研究，在工作期間我熟悉了智能鼓風(fēng)干燥箱，電子天平，氣相色譜儀，馬弗爐等先進的設(shè)備的使用，鍛煉了自己設(shè)計實驗，進行試驗等動手能力。經(jīng)過一年多的學(xué)習(xí)實踐，最終通過各種發(fā)酵條件的優(yōu)化實驗驗證了金針菇菌糠與牛糞為原料的厭氧發(fā)酵相比，其產(chǎn)氣量、甲烷含量和有機質(zhì)利用率相當(dāng)，完全可以替代牛糞作為沼氣生產(chǎn)的原料。實驗期間絕大部分工作自己完成；用氣相色譜測定甲烷含量在試驗開始階段由研究生姐姐協(xié)助完成，熟練后由自己完成，菌糠樣品由實驗室老師和研究生哥哥、姐姐們回家順便幫忙取回。工作思路與技術(shù)路線1．工作思路我國食用菌菌渣每年產(chǎn)量巨大，卻不能被綜合、有效地利用，不僅造成了農(nóng)業(yè)有機資源的巨大浪費，又給大氣造成污染。而我國沼氣產(chǎn)業(yè)又急需尋找一些替代畜禽糞便的原料，針對這些問題，通過研究食用菌菌糠的預(yù)處理技術(shù)、適宜的碳氮比、發(fā)酵溫度、酸堿度、優(yōu)良的接種物等沼氣發(fā)酵工藝技術(shù)，建立一套系統(tǒng)的菌糠發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的技術(shù)體系，為沼氣生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)，提高原料生物轉(zhuǎn)化率和沼氣產(chǎn)率，而且有利于解決能源短缺和環(huán)境污染問題。2. 技術(shù)路線菌 糠粉碎 預(yù)處理
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