低溫季節(jié)在沼氣池中添加雙寶冰菌后產(chǎn)氣量的變化

（鑫雙寶生物科技（廈門）有限公司）

摘要：沼氣是一種可再生的潔凈生物能源，可用于生產(chǎn)、生活的中的發(fā)電、取暖、保溫、做飯、燒水等諸多方面，減少對煤炭、石油、天然氣等不可再生資源的依賴，對緩解能源及環(huán)境污染問題具有重要意義。但沼氣的產(chǎn)生與自然界的溫度密切相關(guān)，在低溫環(huán)境下，沼氣池的產(chǎn)氣量受到嚴重的抑制，導致工廠化開發(fā)與牧場綜合利用上均出現(xiàn)較大的推廣難度。雙寶冰菌是鑫雙寶生物科技（廈門）有限公司歷時7年研發(fā)，能使沼氣池在低溫季節(jié)能夠產(chǎn)生大量沼氣。

關(guān)鍵詞：沼氣池；沼氣；環(huán)保

2016年將繼續(xù)大力推進農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級。發(fā)改委將會同有關(guān)部門研究創(chuàng)新政府投入方式，在政府投資補助方式之外，研究通過采取貸款貼息、設(shè)立產(chǎn)業(yè)投資基金、開展特許經(jīng)營、股權(quán)合作、政府購買服務(wù)等多種形式，鼓勵社會資本積極開展大型農(nóng)村沼氣工程建設(shè)運營，不斷健全政府和社會資本合作機制，放大政府投資效應(yīng)。

發(fā)改委還表示，未來將編制農(nóng)村沼氣工程“十三五”發(fā)展建設(shè)規(guī)劃，明確農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的總體思路、方向目標、建設(shè)原則、區(qū)域布局、重點任務(wù)、保障措施等。

2016年5月畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)劃定《土壤污染防治行動計劃》印發(fā)。新《環(huán)保法》、“水十條”、《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》等環(huán)保政策的出臺，必將給傳統(tǒng)畜牧業(yè)帶來無法估測的巨大影響。但有一點可以確定：未來，環(huán)評無法達標的養(yǎng)殖場將無生存空間。如何應(yīng)對嚴法，成為影響規(guī)?；B(yǎng)殖場生存之路的當務(wù)之急。

目前國家相關(guān)部門就環(huán)境保護——禽養(yǎng)殖排污問題在全國范圍內(nèi)實施相關(guān)措施，各省均給出相應(yīng)的實施計劃時間表，促使各畜禽養(yǎng)殖場進行環(huán)保設(shè)施的增建與改建。通過干濕分離、沼氣發(fā)酵等方式進行處理，達到養(yǎng)殖場排污達標，同時所產(chǎn)生的沼氣還可以進行綜合利用（燒水、做飯、保暖、發(fā)電等），降低養(yǎng)殖場的生活、生產(chǎn)成本。

沼氣池發(fā)酵方式處理目前面臨一個最大的問題——低溫季節(jié)沼氣池不產(chǎn)氣（不發(fā)酵），特別是自然溫度易低于0℃的區(qū)域長達4-6個月無氣可產(chǎn)，即代表4-6個月時間污水排放均可能不達標，也無法使用沼氣，這給養(yǎng)殖場排污環(huán)保問題和沼氣池綜合利用均帶來了巨大的壓力，解決低溫季節(jié)沼氣池產(chǎn)氣已是刻不容緩。

雙寶冰菌是鑫雙寶生物科技（廈門）有限公司歷時7年研究的最新科研成果，主要致力于低溫季節(jié)時沼氣池產(chǎn)氣的問題。雙寶冰菌取用極寒地帶的古菌樣本，結(jié)合公司自主研發(fā)的離子活化劑AIA及挪威超低溫發(fā)酵技術(shù)，使雙寶冰菌的有效臨界水溫低至4℃，保證了中國東北及西北最嚴寒地區(qū)的沼氣池能夠產(chǎn)生大量沼氣。本實驗與黑龍江某大型牧場合作進行，進行了2年的數(shù)據(jù)監(jiān)測，旨在探討雙寶冰菌在低溫季節(jié)對沼氣池產(chǎn)氣量的變化。

1 材料與方法

1.1  試驗材料

雙寶冰菌是低溫季節(jié)時沼氣池使用的一種復合菌。

1.2  試驗設(shè)計

在黑龍江與某大型牧場合作，2014年進行常規(guī)數(shù)據(jù)的采集，2015年春、秋、冬季沼氣池中添加雙寶冰菌，再進行數(shù)據(jù)的采集。

2 結(jié)果與分析

冰寶冰菌在沼氣池使用對沼氣產(chǎn)量的影響如表1

表1  黑龍江某大型牧場日沼氣產(chǎn)氣量

由表1可以看出，春季未添加雙寶冰菌時，牧場的沼氣日產(chǎn)氣量為100m³，添加雙寶冰菌后，產(chǎn)氣量為450 m³，日產(chǎn)氣量提高350%；夏季未添加雙寶冰菌時，牧場的沼氣日產(chǎn)氣量為550m³，添加雙寶冰菌后，產(chǎn)氣量為620m³，日產(chǎn)氣量提高12.7%；秋季未添加雙寶冰菌時，牧場的沼氣日產(chǎn)氣量為120m³，添加雙寶冰菌后，產(chǎn)氣量為500m³，日產(chǎn)氣量提高317%；冬季未添加雙寶冰菌時，牧場的沼氣日產(chǎn)氣量為15m³，添加雙寶冰菌后，產(chǎn)氣量為350m³，日產(chǎn)氣量提高2233%。

冬季在日污水量140噸條件下，產(chǎn)生350 m³沼氣，與夏季對比，經(jīng)換算，夏季140噸污水量可產(chǎn)氣385 m³，冬季添加雙寶冰菌后，產(chǎn)氣量在相同污水量的條件下，可達夏季產(chǎn)氣量的91%。

3 討論

3.1 沼氣產(chǎn)生流程

圖1 雙寶冰菌產(chǎn)沼氣（CH₄）原理圖

1、復雜的有機物通過水解、發(fā)酵降解成簡單的有機物（單糖、氨基酸等）

2、單糖、氨基酸等簡單有機物再通過雙寶冰菌降解成揮發(fā)酸（丙酸、丁酸、戊酸等）

3、雙寶冰菌再將揮發(fā)酸降解成氫氣、二氧化碳和乙酸等

4、雙寶冰菌再利用氫氣、二氧化碳和乙酸等物質(zhì)合成甲烷

3.2 沼氣的組成

沼氣的主要成分是甲烷。沼氣由50%～80%甲烷(CH4)、20%～40%二氧化碳(CO?)、0%～5%氮氣(N2)、小于1%的氫氣(H2)、小于0.4%的氧氣(O2)與0.1%～3%硫化氫(H2S)等氣體組成。

3.3 沼氣生產(chǎn)的條件

在沼氣池發(fā)酵過程中，溫度是影響沼氣發(fā)酵速度的關(guān)鍵。發(fā)酵溫度通常劃分為三個范圍：39-60℃稱為高溫發(fā)酵，28-38℃稱為中溫發(fā)酵，16-27℃稱為常溫發(fā)酵。

由于目前國內(nèi)均采用自然溫度發(fā)酵，在自然環(huán)境溫度下降后，導致厭氧發(fā)酵過程中沼氣微生物菌群的活性急速下降，無法正常降解有機物導致冬季極低的產(chǎn)氣率，在溫度低于16℃時，甲烷菌幾乎停止甲烷代謝，即停止產(chǎn)氣。

沼氣生產(chǎn)過程中，提高足量的有機物質(zhì)，提供合適的溫度，是產(chǎn)氣的關(guān)鍵。

3.4 雙寶冰菌在低溫季節(jié)產(chǎn)氣

雙寶冰菌是通過在中國極寒地帶的東北和西北提取的沼氣菌古菌菌種，通過多次的菌種篩選和擴繁培育，利用鑫雙寶自主研發(fā)的AIA活化劑處理低溫條件下的惰性水及有機物，

利用挪威引入的超低溫發(fā)酵技術(shù)擴繁菌群及保種，有效確保雙寶冰菌地低溫條件的活力。通過特殊菌株及核心活化技術(shù)，使雙寶冰菌在低溫條件下能夠正常的運作，使沼氣池能夠產(chǎn)生大量沼氣。

4 結(jié)論

雙寶冰菌在自然界零下30度的地區(qū)能夠使沼氣池（水溫8-12℃）產(chǎn)生大量沼氣，提高冬季產(chǎn)氣量22倍，達到夏季產(chǎn)氣量的91%。

雙寶冰菌在低溫季節(jié)沼氣池中使用，可明顯提高沼氣池的產(chǎn)氣量。