全 文 ：第 1 卷第 1期 云南大学学报 ( 自然科学版 ) V o l . l ! N o . l
延长紫茎泽兰发酵滞留期的实验研究 `
江蕴华 张无敌 谷林茂母 余晓华
(云 南省徽生物研究所 )
摘 要 本文就紫茎泽兰 ( E叩a t o iur l, , a de , : op h r u l , , S P er n g , 以下简称 EA S ) 延长发酵滞
留期 , 对发酵前 、 后料液的系统分析及其发醉潜力的概算等三方面进行了较深入的工作 , 取得
了较好的结果 。 实验证明 E A S 滞留期 80 天基本消化完全 , 其过程中原料变化符合一般发酵规
律 , 实际产沼气为 24 5 6 L / k g . V S .
关健词 紫茎泽兰 , 厌抓发酵 , 滞留期 , 碳素平衡 , 毁解率
紫茎泽兰 ( ￡盈少 at or iu m a de n op h ru m S p re n g 简称 E A s) 是一种恶性有毒杂草 。 原产于
墨西哥 , 本世纪未传入我国 . E A S 属菊科 , 泽兰属 , 多年生草本植物 , 兼有性和无性两
种生长繁殖方式 , 但以有性繁殖为主 。 E A S 光合效率较高 。 因而传播很快 , 平均以每年
10 公里的速度漫延 。 由于其较高的光合效率 , 因此在生物质能方面很有利用价值。 E A S
对农 、 林牧及副业的发展有很大危害 , 国际上认为是 “ 生 态性灾难 ” , 因而 , 有必要 在
E A S 的防除 、 利用方面作各种研究工作。
国 内外 , 对 E A s 的危害通过采取了生物 、 化学 、 机械等多种途径进行防除 〔 ’ 一 ” ,
但均收效甚微 。
在 E A S 的厌氧消化方面 , 仅云南微生物所生物能源组开展了这方面的工作。 我们把
EA s 经过预处理
, 用于沼气发酵 , 作为发酵原料获得成功并通过鉴定 〔 ’ .8) 。 、在此基础上
我们又进一步就其延长滞留期问题 , 作了全面系统的实验研究 。
1 实验
】. 1 实验步骤:
将 E A S 进行预处理后 , 按下述配方配制发酵料液 :
接种物 4 0 % + 预处理 E A S 6% (按 ST 计 ) + 清水 = 250 m l
上述配方平行三组 , 定期计录产气量 . 滞留期发酵 80 天。 发酵温度 25 ℃ 。 每星期分
析一次气体成分 , 并作发酵前 、 后料液的系统分析 。
L Z 分析方法:
气体分析 : 用四川分析仪器厂 S C 一4 型气相色谱仪测定沼气中 C H ; 和 C O : 含量 。 〔 ’ )
系统分析 : T s 、 v s 、 p H 、 木质素 、 脂肪 、 纤维素 . 按 “ 沼气常规分析法 ” 凶 .
N H 3一 N 分析 : 以 《 土壤肥料分析法》 和 《 水质分析法 》 中氨态氮的测定方法作为参
考。 〔 6〕 〔 ,〕
1 19 87{ 6 { 6收稿
叠云南省曲靖卫生学校
云南大学学报 (自然科学版 ) 第 1 卷
2 实验数据
发酵料液在发酵前后都进行系统分析 , 并计算其变化率 , 以看它在发酵过程中原料的
利用情况 , 见表 l 。 计录其产气量 , 每 4 天作一次记录 , 并用产气量对发酵时间作图 , 见
表 2 和图 1。 每周分析一次沼气中 C H ; 和 C O : 的含量 , 最后求出平均值 , 见表 3 。 下述
三个表的数据 , 均为三个平行样品的平均值 。
表 1 系统分析及其变化率
T a b 1
.
S y s t e m a t ie a n a ly s is a n d t he r a t e o f e h a n g e
测定 T S ( % ) V S ( % ) P H N H厂N 脂 肪 纤维素 木质素 ’ c / N ’ H `
项目 (石p m ) ( % ) ( % ) ( % ) } 一
发酵前 8 . 2 6 7 1. 9 7 . 6 1179 3 . 0 7 { 一
发酵后 6 . 4 8 7 1. 2 7 . 3 1339 2 . 70 2 9 70 } 35 . 5 6 15 4 . 57
变化率 一2 1. 55 一 1 .0 0 / + 13 . 5 7 一 12 . 10 26 . 9 6 , 4 0 . 56 13 一 4 . 0 5
刁 · 23 } 12 · 63 一 13 . 33 · 一 1 1. 39
一
表 2
T a b Z
产气记录 单位 ( m l )
R e e o r d o f P r o d u e e d g a s U l it m l
4
gU
44052820242l3
6 50
l 2
504
l 6
5 80
20
37 2
36
13 3
总量
36 46
八UOOC` .1了n八”,产一,ó白,夕,óOon”6,`648n
ùOn乙U,J产01戈口气,
88
Oon“月峙,j
天数
产气量
天数
产气量
520
52
表 3 气体分析表
T a b 3
.
T a b le o f g a s a n a ly s is
分析 3 / 13 3 / 24 3 / 2 8 4 / 3 4 / 9 4 / 18 4 / 26 5 / 7 5 / 15 5 / 2 2 平均
时间
C H 4% 5 7
.
4 6 7
.
7 7 8
.
6 60
.
3 55
.
2 5 3
.
2 4 9
.
3 3 4
.
3 32
.
8 4 0
.
1 5 3
.
2
C 0 2% 3 3
.
1 19
.
1 1 1
.
8 20
.
6 2 0
.
5 14
.
2 2 4
.
2 1 1
·
4 - 10
.
7 12
.
7 17
,
8
3 实验结果与讨论
3
.
1 实际产气情况计算 :
滞 留期 80 天产气总量 为 36 4 6m l , 产气率 0 . 18 2m l / m l 料 · 日 ; 17 6 . 6 m l / g T s ;
24 5
.
6m l / g V S
。
依据滞留期总产气量 , 计算成纯 甲烷的量为:
36 4 6 x 53
.
2% = 19 4 0 m l
3
.
2 E A S 的产气潜力问题 :
H a w ke s D L 等人认为 〔“〕 , 按照简单的碳平衡原理计算 , 植物和粪便中的几种典型
52
第 1 期 江蕴华等: 延长紫茎泽兰发酵滞留期的实验研究
.60
.
54321二日à碉军礼
0 1 2 2 4 3 6 4 8 6 0
’
7 2
图 1 紫茎泽兰的产气曲线 发酵时间 (天 )
T i g 1
.
C u r v e o f P r o d u e e d g a s i n e u P a to r iu m a d e n o P h r u m s Pr e n g
全厌氧降解成分的理论产气潜力是 :
组 份 产沼气量 C H 4 %
50784/
①糖类(C 6 H ,。 0 5) n
②脂肪类 ( C so H g oo 6 )
③蛋白质类 6 C . ZN H 3 . 3 H Zo
(互脂肪酸
③葡萄糖
m 3 / k g
0
.
886
1
.
53 5
0
.
5 8 7
//1
.
4 0 0
0
.
7 4 3
事实上 , 植物和粪便都是复杂有机物 。 除上述组份外 , 还含有大量厌氧消化不可降解
的成分 。 并非其全部挥发性固体 ( V s) 都能转化成为沼气 。 因而 , 专家们作了大量测
算 。 有人对牛粪进行研究后估算 , 如果此原料的 V S 是全产沼气的 , 则其最大沼气产量为
0
.
83 m
, / k g
, 实际测定 的最佳产气率只在理论值的 30 . 1一 48 . 2% 之 间 , 即在 0 . 25 一
.04 0 m
, / kg vs 之间 , 远远没有达到 o
.
83 m 3 / K g
.
v S
, 而且后来公布的有关数据都没有超
过 .0 40 m , / k g 、 v s 。 因此 , 许多专家指出 , 绝大多数 原料 中的挥发性固体 , 通常只有
50 %能降解 , 产气潜力在 70 L / k g . V S 的范围内。 我们统计文献报道的 53 个沼气发酵原
料的产气潜力 的实测值 , 仅只两个超过 700 , 98 % 在 700 L / k g . V S 以内。 这些数据可 以
指导人们去评价某些沼气发酵工艺的优劣水平 。 笔者实验结果得出 , E A S 的产气潜力是
24 5
.
6L / kg .V s
, 是可信的 。 在这` 问题上 , 它代表着 E A S 的较好产气潜力 。
云南大学学报 ( 自然科学版 ) 第 1 卷
表 4 E A s 和其它几种发酵原料的产气 t 比较 〔’ 〕
T a b 4
.
C m p o r e w i山 v o lu m e o f P r o d u e e d g a s i n E u p a ot r i u m
a d e n o Ph r u m s少 e n g a nd o t h e r s fe r m e n et d m a t e r i a l
609/l
八曰nU,`了n,、àO八
4
rJU`,`气」
原料名称
E A S
猪 粪
青 草
奶牛粪
麦 秸
杂树叶
每吨干物质产气量 ( m , )
246
2 10~ 294
甲烷含量 ( % )
53
.
2
6 5
70
59
59
58
滞留天数
80
小结
用 E A S 作沼气发酵 、 滞留 80 天 , 基本使整个厌氧消化进行完全 。 发酵 4 天后 , 所
月嘴呼
产气体即能燃烧 , 其发酵起动较快 。
4
.
2 发酵产气量的高峰在其开始阶段 。 发酵 28 天以前的产气率均在 0 . 2一 o . 65 m l / m l
料 . 日 范围内 , 以后产气量逐渐下降 。 发酵的第 50 天内 , 甲烷的含量均在 50 % 以上 。
4
.
3 从系统分析结果看 , 其组份变化与产气状况符合一般沼气发酵规律。
.4 4 只要适当提高原料 T s 的浓度 , 其平均产气率完全可以达到 0 . 3m , / m , 料 , 日的指
标。
4
.
5 实验表明 , E A S 实际产气潜力很可观 , 很有发展利用的前途。
.4 6 把 E A S 和其它 几种发酵原料相 比较 , E A S 与杂树叶 、 奶牛粪接近属中等水平 。 从
化害为利的观点看 , 这是对 E A S 的 良好利用途径 。
4
.
7 从产气曲线分析 , 其产气是不均衡的 , 开始时产气量较大 , 尔后下降较快 。 这在生
产上 , 采用半连续式或连续式发酵法 、 便可顺利解决 , 从而获得高的设备利用率 。
4
.
8 发酵滞留期 80 天 的原料变化 , 毁解率 ( 21 . 5 % ) 比滞留期 20 天的 ( 8 . 7 % ) 要
大。 两者在工艺定型取舍目的不同时 , 各有其特殊意义。
参考文献
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F e r m e n t a t io n U s i n g E uP a t o r iu m a de n op h r u m S P r e n g
J ia n g Y u n h u a Z h a n g W u d i Y u X i a o h u a
(Y u n n a n In s ti t u t e o f M ie r o b io l o g y )
G u L i n m a o
(Q uj in g S e h o o l o f s a n i ta t io n )
A b s tr a e t E王,P a r o r i u , , a de n op h ,
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.
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.
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.
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th e if r s t ti m e the er s u l t s o f m e t h a n e fe r m e n ta t io n u s i n g i t w i t h t h e er et n ti o n t i m e o f 80 d a y s
.
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·
ti o n h a s b e e n 24 5
.
6 L / k g
.
V S
.
K e y w o dr s E通IP a , o r i u r n a de n op h r u n : S P r e n g
, a n a r o b ie fe r m e n t a t io n
, r e t e n t io n t im e
,
ca r b o n
闪 u i lib r iu m , r a t e o f d e s t r o y
· 毕业生优秀论文摘要 .
云南 民族民间中草药岩蔑的植化成分分析及其抗癌作用 , 化学
系 8 7 届学生 肖红卫 马德芳 , 指导教师 陈国才
获奖等级 : 校级学生优秀论文
摘要 岩茂系百合科开口箭属植物开 口箭 ( 了主少 i s t ar hc in en s l’s B a k er ) , 民间用于治疗
白喉 、 风 湿 、 狂 吠 咬 伤 , 毒蛇 咬伤 、 胃肠 炎等 . 笔者以 岩蔑为主 药 , 组成方剂
QE 一840 7
, 进行抗癌药理 、 临床试验 , 证明对 W 2 56 等瘤株有抑制作用 。 为搞清主药岩
茂的化学成分 , 笔者进行了提取分离工作。 通过柱层析及薄层层析分离 、 鉴定证明 , 含有
街体 、 有机酸 、 酚 、 多糖 、 鞭质 、 挥发油等组分 . 通过紫外 , 红外等分析、 所得五个结晶
中 , 其中三个结晶可能为 28 烷 、 藻阮酸 、 和 D 一 ( 一 ) 一 E r y t hr os e , 准确化学结构的测
定, 有待进一步工作。
(王元平 摘 )