厭氧發酵的案例
NaOH預處理對玉米秸稈干發酵影響的研究
北方玉米秸稈與豬糞混合厭氧發酵條件[J].生態學雜志，2011,30(1):126-130.
[2] 朱德文，曹成茂，陳永生，等. 秸稈厭氧干發酵產沼氣關鍵技術及問題探討[J].中國農機化，2011,236(4):12-15.
[3] 宋籽霖，郭燕，楊改河，等. 雞糞與玉米秸稈混合發酵沼氣產量影響因子研究[J].農業環境學報，2012,31(8):1624-1629.
[4] 韋小慶，杜陽，朱國勝，等. 玉米秸稈與牛糞袋裝堆肥的發酵技術研究[J].貴州農業科學，2012,40(4):132-136.
[5] 姚蘭，楊海濤，王磊，等. 稀酸預處理玉米秸稈的糖化和同步發酵[J].湖北造紙，2012,3：65-67.
[6] 馬興元，劉琪，馬君，等. 氨化預處理對生物質秸稈厭氧發酵的影響[J].生態環境學報，2011,20(10):1503-1506.
[7] 王許濤，張百良. 蒸汽爆破預處理玉米秸稈厭氧發酵實驗研究[J].中國沼氣，2013,31(1):10-13.
[8] 邵燕秋，邱凌，石勇，等. NaOH預處理花生殼厭氧發酵制取沼氣的試驗研究[J].農業環境科學學報，2011,30(3):573-578.
[9] 高健，袁海榮，鄒德勛，等. 雞糞與NaOH 預處理麥秸聯合厭氧發酵產氣性能與協同效果研究[J].可再生能源，2012,30(7):100-103.
[10] 歐陽嘉，李鑫，董鄭偉，等. 堿法一酶法處理玉米秸稈的制糖工藝研究[J].南京林業大學學報(自然科學版)，2010,34(3):1-5.
展開 碳中和|電解海水制氫的機遇
根據生物制氫技術所利用的產氫微生物種類不同，一般可分為厭氧發酵制氫和光合生物制氫兩類。生物質制氫具有能耗低、溫室氣體釋放少、原料獲取方便等優點，理論上能有較大的產氫能力。但其原料構成復雜，初產物雜質多，提純工藝困難且占地面積較大，不適合大規模制取。
通過厭氧發酵生物制氫有三種基本途徑，分別為混合酸發酵、丁酸型發酵、NADH途徑。NADH途徑制氫主要機制是葡萄糖在厭氧條件下，發酵生成丙酮酸，同時產生大量的NADH和H，當微生物體的NADH和H積累到一定程度時，NADH會通過微生物中的氫化酶的作用釋放分子氫。而丁酸型發酵和混合酸發酵這兩種途徑均發生于丙酮酸脫羧作用中，它們是微生物自身為解決這兩種發酵過程中所產生的“多余”電子，而采取的一種特殊的調控機制。
光合細菌產氫是通過光裂解有機酸完成的，而不是簡單地光解水。光合產氫途徑是在固氮酶或氫酶催化下，將光合磷酸化與還原性物質代謝耦連，利用吸收的光能與代謝產生的還原力產生氫氣的一種過程。
二、直接電解海水的機遇與挑戰
電解水制氫技術比較傳統化石能源制氫技術仍然不夠成熟，現在電解水制氫技術整套機制最大的劣勢在于成本。但電解水制氫具有工藝簡單、無污染、產出氫氣純度高等優勢，能夠很好地與可再生能源結合，達到大幅度降低制氫成本的效果[9]。
展開 【5/10更新】牛糞逆襲！我家的牛，吃的是草，擠的是奶，拉的是……電！
生物質沼氣發電技術
生物質沼氣發電工藝系統圖
中國能建承建的安徽合肥現代能源RNG熱電聯產項目，利用工農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物，經厭氧發酵處理產生的沼氣驅動發電機組發電。每年可提供3000多萬千瓦時綠色電力，年實現二氧化碳減排15萬噸，提供食品級工業蒸汽2萬噸，綜合能源利用率超過80%。
高速響應熱導式氣體傳感器XEN-5320-HP在厭氧培養箱中的應用
部分高端厭氧箱還會將氫氣傳感器與防爆裝置聯動，一旦濃度超標，自動啟動排氣系統并注入惰性氣體，從源頭遏制爆炸風險。
3. 過程監控者
在厭氧發酵等特殊實驗中，某些厭氧菌代謝會產生氫氣。通過氫氣傳感器實時監測厭氧培養箱內氫氣濃度變化，科研人員可以間接判斷發酵進程是否正常：氫氣濃度突然升高 → 可能意味著微生物代謝異常或底物發生變化；濃度持續穩定 → 說明發酵過程處于可控狀態。
這種非侵入式監測方式無需打開箱門取樣，避免了外界氧氣對厭氧環境的干擾，保證了實驗數據的準確性。類似地，在材料合成領域，某些金屬材料在厭氧環境下與氫氣發生反應，氫氣傳感器能實時反饋反應進程，幫助科研人員精準控制條件，提升制備成功率。
三、厭氧培養箱中氫氣傳感器推薦
厭氧培養箱內部環境特殊，對氫氣傳感器性能提出了嚴苛要求：普通的電化學氫氣傳感器依賴氧氣參與反應，在無氧環境中無法正常工作，甚至會出現數據漂移; 催化燃燒型氫氣傳感器需要氧氣作為助燃劑，同樣不適用于厭氧場景。所以，厭氧培養箱箱中推薦采用荷蘭Xensor 高速響應熱導式氣體傳感器 XEN-5320-HP。
荷蘭Xensor 高速響應熱導式氣體傳感器不銹鋼螺紋型 XEN-5320-HP工作原理: XEN-5320通過測定微型機械加熱元件的溫度提升確定氣體組分。對于各二元氣體混合，升高溫度與加熱功率比取決于氣體混合比。為獲得更佳精度，傳感器已做環境溫濕度修正。偏置、測量及修正通過應用XEN-TCG3880熱導傳感器和溫濕度傳感器輸出的ASIC執行，此ASIC由Xenser設計。 非常適合醫療、R&D和工業環境中，氫氣H2、氦氣He、二氧化碳CO2、氮氣N2及甲烷CH4氣體混合的監控和泄露檢測。
XEN-5320-HP關鍵性能參數
展開 
lightyear結構：一種改變當前能源結構的全新的電動車結構
還可能會發展新種植業，用種植出來的有機質厭氧發酵發電。
曹湘洪院士：能源轉型中我國煉油工業面臨的挑戰與對策
③生物基液體燃料生產技術
農林廢棄物糖平臺生產燃料乙醇技術，包括高效粉碎膨化預處理技術與裝備，纖維素、半纖維素水解制六碳糖、五碳糖的低成本高活性酶開發，六碳及五碳糖同步發酵高耐受性菌種開發，木質素高價值利用技術。
農林廢棄物氣化和厭氧發酵生產燃料乙醇技術，包括低能耗壓縮成型處理技術與裝備，無焦油生成的成型生物質氣化技術，合成氣脫雜凈化技術，凈化后CO厭氧發酵生產乙醇的高活性菌種及高效反應器。
生物油脂生產生物柴油技術，包括高效酯化催化劑和反應過程微界面傳質強化技術，反應產物低能耗分離提純技術。
生物油脂生產生物噴氣燃料技術，包括長壽命高選擇性脫羧催化劑，噴氣燃料高收率的加氫異構催化劑和新工藝。
4.2.4 煉油過程二氧化碳捕集利用技術
①二氧化碳捕集技術
高壓高通量二氧化碳分離膜的材料及制膜技術，大幅度降低吸收法捕集二氧化碳能耗的溶劑改性技術和傳質強化技術與專用設備。
②二氧化碳利用技術
二氧化碳加氫高轉化率合成甲醇的催化劑及工藝技術，利用煉油過程排放氣中NOx作氮源的藻類養殖和高價值利用技術。
4.3 圍繞綠色低碳提高資源利用效率，積極實施煉油企業的技術改造
石油資源利用不充分、過程及產品綠色清潔程度偏低的煉油企業積極實施綠色化技術改造。
展開 發酵工程工藝及關鍵技術
二、發酵的類型
根據發酵的特點和微生物對氧的需求不同，可以將發酵分成若干類型:
(1)按發酵原料分為糖類物質發酵、石油發酵、廢水發酵等類型。
(2)按發酵產物 分為氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發
酵等。
(3)按發酵形式分為固態發酵、半固態發酵、液態發酵。
(4)按發酵工藝流程 分為分批發酵、連續發酵、流加發酵。
(5)按發酵過程中對氧的不同需求 分為厭氧發酵、通風發酵。
(6)按代謝產物初級代謝產物發(酒精發酵、氨基酸發酵、有機酸發酵等次級代謝產物發酵(抗生素發酵、色素發酵等)。
三、發酵工藝過程
對于任何發酵類型(除一些轉化過程外)，一個確定的發酵過程由6個部分組成
①菌種以及確定的種子培養基和發酵培養基;
②培養基、發酵罐和輔助設備的滅菌;
③大規模的、有活性的、純種的種子培養物的生產;
④發酵罐中微生物最優的生長條件下產物的大規模生產;
⑤產物的提取、純化;
⑥發酵廢液的處理。
它們的相互關系如圖1-1所示。因此，有必要不斷進行研究以逐步提高整個發酵過程的效率。在建立發酵過程之前，首先要分離出菌株，通過改造使其合成目標產物，使所產生的產物符合工業要求，并且其產量應具有經濟價值。然后測定微生物在培養上的需求，并設計相應的設備。同時必須確定產品的分離提取方法。此外，整個研究計劃也應包括在發酵過程中不斷地優化微生物菌種、培養基和提取方法。
四、發酵工程關鍵技術
1.菌種選育技術
菌種選育是按照生產的要求，以微生物遺傳變異理論為依據，采用人工方法使菌種發生變異，再用各種篩選方法篩選出符合要求的目的菌種。菌種選育的目的是改善菌種的基本特性，以提高產量、改進質量、降低成本、改革工藝、方便管理及綜合利用。
展開 南洋理工大學&天津大學最新Chem. Rev. 綜述：功能填充材料應用于膜法沼氣凈化方面的研究進展
微生物厭氧發酵產生的沼氣通常含有60%-70%的CH4 以及30%-40%的CO2。沼氣中大量存在的CO2不但降低了沼氣的熱值，而且會對氣體輸送管道造成腐蝕，限制了沼氣的廣泛應用。為了實現直接通過天然氣管網輸送到用戶的目標，沼氣就必須經過提純凈化環節，即轉換為高純度的生物甲烷。與傳統分離技術相比，膜分離法具有能耗低、操作容易、占地面積小等優勢，因此發展高效的CO2/CH4分離膜技術將在未來大批量生產生物甲烷方面起到重要作用。氣體分離膜研究的核心在于開發高滲透系數、高選擇系數的新型膜材料。雜化復合膜或混合基質膜是通過將填充材料作為分散相混于聚合物連續相中制得的復合膜。該膜結合了兩相各自的優良性質，相當于在傳統聚合物分離膜的基礎上引入了一個新的調控自由度，在沼氣純化方面展現出卓越的發展前景。
【成果簡介】
為了全面概述功能填充材料應用于膜法沼氣凈化方面的研究進展，新加坡南洋理工大學Tae-Hyun Bae助理教授（通訊作者）、王蓉教授、天津大學Michael D. Guiver教授在Chemical Reviews上發表了題為“Harnessing Filler Materials for Enhancing Biogas Separation Membranes”的綜述文章，蔡崇揚和吳昆勵博士為論文的第一作者。該綜述詳細論述了大量傳統的或新興的功能填充材料在提升雜化復合膜CO2/CH4分離性能方面的作用，涵蓋的功能填充材料包括沸石、金屬有機骨架材料、沸石咪唑酯骨架材料、微孔有機聚合物、碳基材料、介孔材料、二維材料（例如石墨烯家族及層狀硅酸鹽）、碳納米管和無孔材料。
展開 污水處理微生物反應原理及影響因素！
4、多階段理論 但是，當利用厭氧生物處理工藝處理含有復雜有機物的時候，在厭氧反應器中發生的反應會遠比上述“三階段理論”、“四階段理論”中所描述的反應過程復雜，可以參見“厭氧復雜體系示意圖”。
二、厭氧消化過程中的主要微生物
主要介紹其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。
1、發酵細菌（產酸細菌）：
發酵產酸細菌的主要功能有兩種：
①水解——在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物；
②酸化——將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等；主要的發酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機物種類等），有時回成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快；大多數是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。
2、產氫產乙酸菌：產氫產乙酸細菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧系統中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。
展開 污水處理微生物反應原理及影響因素！
4、多階段理論 但是，當利用厭氧生物處理工藝處理含有復雜有機物的時候，在厭氧反應器中發生的反應會遠比上述“三階段理論”、“四階段理論”中所描述的反應過程復雜，可以參見“厭氧復雜體系示意圖”。
二、厭氧消化過程中的主要微生物
主要介紹其中的發酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。
1、發酵細菌（產酸細菌）：
發酵產酸細菌的主要功能有兩種：
①水解——在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物；
②酸化——將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等；主要的發酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pH、SRT、有機物種類等），有時回成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快；大多數是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。
2、產氫產乙酸菌：產氫產乙酸細菌的主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和H2；為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧系統中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。
展開 養殖池塘水質監測中氧化還原電位(ORP)傳感器的作用
在養殖過程中，重要水質指標如溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽等的變化，都可以在氧化還原電位變化中得到體現。
一、水質好壞的綜合指標
池塘中溶解氧、有機物、礦物質、無機離子、二氧化碳等，不同的物質都有各自的氧化還原電位，氧化還原電位是池塘中所有物質表現出來的宏觀氧化還原性，是反映水質狀況的一個重要綜合指標。一般情況下，溶解氧含量越高的池塘，氧化還原電位也越高。在水深≥1.5米、攪動不充分、透明度偏低的池塘，表層水的氧化還原電位一般高于底層水。硝酸鹽的氧化還原電位高于亞硝酸鹽，在溶氧不足或氧化還原電位低時亞硝酸鹽轉化成硝酸鹽過程受阻，亞硝酸鹽含量升高，會引起氧化還原電位的再次下降。
二、底質好壞的“透視鏡”
干塘后，我們通常會發現底泥發黑，甚至發臭。經過一段時間的曬塘，底泥又恢復土壤原來的顏色。這種情況與底泥中有機物積累和還原性物質亞鐵離子含量高有關，此時氧化還原電位低，曬塘后，有機物分解，亞鐵離子被氧化成鐵離子，此時氧化還原電位升高。在養殖過程中，底泥從上到下，可分為好氧層、兼性厭氧（好氧）層、厭氧層，氧化還原電位依次降低。當好氧層溶解氧充足，氧化還原電位高時，厭氧層發酵產生的硫化氫、亞硝酸鹽、亞鐵離子等能很快被氧化成無害物質。隨著養殖后期有害物質累積，好氧層變薄，當遇到拉網、返底時，厭氧層中的有毒物質將釋放到水體中對養殖品種造成危害。通過檢測底質的氧化還原電位，了解底質的氧化能力，及時使用改底類產品改善不良底質，可以減少危害。
三、病害菌發生的“警示燈”
各種微生物均有其最適宜的氧化還原電位生長環境。有研究表明，ORP值在+100mV以上，好氧菌適宜生長，而厭氧菌一般在+100mV以下的環境中生長。養殖池塘有益菌類多為好氧菌，有害菌為厭氧或者兼性厭氧菌，當氧化還原電位低時，有害菌占優勢。
展開 
農村能源消費結構及新能源的開發利用
沼氣是有機物在厭氧條件下經微生物的發酵作用而生成的一種可燃性氣體。沼氣的熱值：5500-5800大卡/立方米。主要成份是甲烷和二氧化碳。發展農村能源不僅開發沼氣、太陽能、秸稈氣化等可再生能源，促進資源的循環利用，而且治理農業農村面源污染，改善和保護生態環境，是社會主義新農村建設的基礎性工程，具有較好的開發前景和發展潛力。
? 沼氣的發熱值相當高，一般為20934——25121千焦/立方米，燃燒最高溫度可達1400℃，高于城市液化氣的熱值，是一種優質燃料。沼氣是一種可再生無污染的能源，只要有太陽和生物的存在，就能不斷的周而復始地來制取沼氣。微量的一氧化碳和硫化氫雖有毒性，但經過氧化燃燒作用，可解除毒性，所以制取沼氣不會產生污染，相反傳染疾病的病源——人畜糞便以及城鎮有機廢物，經過沼氣池厭氧發酵、沉淀作用，能殺滅病菌和寄生蟲卵，有效防止了疾病傳染。沼氣原料來源廣泛，可以就地取材，人畜糞便、作物秸桿、植物的枯枝落葉、污泥垃圾、含有機物的工業廢渣、廢水等均可作為制取沼氣的發酵原料，不需要特殊的生產條件，池溫穩定在10℃以上就可產氣。江蘇省屬亞熱帶和暖溫帶地區，年平均氣溫為13℃—16℃，只要注意沼氣池的越冬管理，一年四季均可產氣。
? 2、沼氣工程可為生態農業、農村環境建設做貢獻。沼氣不僅是一種優質高效清潔燃料，而且所產生的沼液、沼渣也有非常廣泛的用途。沼氣余渣的肥效是普通農家肥的三倍多，可有效地促進作物增產，提高產品質量；沼液可以用來施肥、養殖魚蝦、浸種。
展開 畜牧農場除臭項目中NH3傳感器的應用
養殖場惡臭主要來動物的糞便、污水、飼料等的腐敗，在適宜的溫度、濕度、厭氧環境、發酵條件下可產生大量惡臭，臭氣濃度過高時，對場內工作人員的身心健康和動物群的健康與生產性能造成嚴重危害。做好惡臭源頭的控制是有效解決環保問題最直接的方式！
二、養殖場臭氣處理現狀
1.個體養殖戶/小型養殖場
由于規模較小，人工清潔或使用手動或電動噴霧機噴灑除臭劑即可快速完成場內除臭。
2.中型養殖場
由于養殖場規模較大，部分養殖場配備了噴淋設備或使用自動化清潔設施進行清潔除臭，同時也開始對養殖場糞便、周邊環境進行除臭治理。
3.大型養殖場
標配霧化除臭設備、空氣凈化設備、臭氣收集處理設備等，能夠對養殖場內外環境進行系統除臭，同時配有專業糞便處理設備，對糞便進行除臭、回收再利用等處理。
針對畜牧農場除臭項目中的氨氣檢測，ISweek工采網提供優質氨氣傳感器解決方案，能夠及時準確的對養殖場所環境內的氣體進行有效控監控。工采網技術工程師推薦電化學氨氣傳感器(NH3傳感器)NH3-B1
1、電化學氨氣傳感器(NH3傳感器)NH3-B1產品描述：
氨氣傳感器NH3-B1主要用于檢測大氣中氨氣的濃度，NH3-B1是四電極電化學氨氣傳感器，線性電流輸出，信號易于處理，靈敏度高，適合應用于惡劣環境，如家禽養殖場、養豬場等領域。
2、電化學氨氣傳感器(NH3傳感器)NH3-B1主要參數
過載：200ppm
響應時間：< 60s
尺寸：Φ32.3×16.5
氨氣檢測范圍：0-100ppm
靈敏度：25 to 45 nA/ppm
展開 水處理倒逼污泥處理提速，未來污泥處理的主流技術是什么？
四、未來的主流技術
借鑒國際經驗，未來污泥處理處置的技術發展主要有四條路徑：
1、沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術路線
厭氧消化具有以下優點：
1）提高后續處理的效率并減少后續處理能耗。通常認為厭氧反應可以實現污泥減量化、穩定化。通過厭氧反應，污泥中有機物去除40%-60%，有害病菌減少。此外，厭氧消化提高污泥脫水穩定性，讓焚燒等后續處理減少35%以上的能耗。
2）厭氧消化成本較低。根據《中國環境報》統計，單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日），由于不用鼓風曝氣等，節約了成本，單純厭氧消化運行費用約為60-120 元/噸(含水率80%，不包括濃縮和脫水)，而好氧發酵運行費用為120-160 元/噸。
歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理，產生的沼氣轉化為電能可滿足污水廠所需電力的33%～100%。
但污泥厭氧消化在我國應用的并不順暢。我國建設的約50 座污泥厭氧消化設施中，可以穩定運營的只有20 余座。主要原因是由我國污泥泥質差、處理廠運行管理水平低。我國污泥含砂量較高、有機物含量較低、污泥可生化性差，消化設備運行的穩定性和產沼氣率等指標普遍未達到國外標準。此外，我國缺乏沼氣利用的激勵機制，設備的投資費用高，系統運行較為復雜不易掌握。
不過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進行預處理，可以提高污泥水解速率，改善污泥厭氧消化性能。并通過項目經驗的積累，企業也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術會是未來的一個主流方向。
2、土地利用為主的好氧發酵技術路線
好氧堆肥是在有氧情況下，通過微生物的發酵作用，將污泥轉變為肥料的過程。其中有機物料代謝為二氧化碳、水和熱。
展開 【干貨】厭氧處理器的發展及新技術的特點、原理、啟動要素！
第二代厭氧反應器
隨著生物發酵工程中固定化技術的發展，人們認識到提高反應器中污泥濃度的重要性，于是，基于微生物固定化原理的高效厭氧生物反應器得以發展。第二代高效厭氧生物反應器必須滿足以下兩個條件:
1)系統內能夠保持大量的活性厭氧污泥；
2) 反應器進水應與污泥保持良好的接觸。
依據這一原則，20世紀60年代末，第一個基于微生物固定化原理的高速厭氧反應器——厭氧濾池誕生。它的成功之處在于，在反應器中加人固體填料(如沙礫等)，微生物由于附著生長在填料的表面，免于水力沖刷而得到保留，巧妙地將平均水力停留時間與生物固體停留時間相分離，其固體停留時間可以長達上百天，這就使得厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天縮短到幾小時或幾天。在相同的溫度下，厭氧濾池的負荷高出厭氧接觸工藝2～3倍，同時有很高的COD去除率，而且反應器內易于培養出適應有毒物質的厭氧污泥。
1974 年，荷蘭研究和開發了UASB反應器技術，其最大特點是反應器內顆粒污泥保證了高濃度的厭氧污泥，標志著厭氧反應器的研究進入了新的時代。隨后，研究者們基于一些厭氧處理經驗和厭氧處理所涉及的微生物學、生物化學和生化工程的最新研究成果，開發出的一批厭氧反應器被稱為第二代廢水厭氧處理反應器，其中比較典型的有:升流式固體厭氧反應器(USR)、升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、 厭氧濾池(AF)、厭氧流化床(AFB)等。
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