第11章-发酵工业废物、废水处理和资源化技术ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物发酵工程发酵工程第一章第一章 发酵工程总论发酵工程总论第二章第二章 发酵设备发酵设备第三章第三章 发酵工业原料及其处理发酵工业原料及其处理第四章第四章 发酵灭菌与无菌空气制备发酵灭菌与无菌空气制备第五章第五章 发酵菌种的制备发酵菌种的制备第六章第六章 发酵工业放大发酵工业放大第第七七章章 微生物发酵机制微生物发酵机制第八章第八章 发酵动力学发酵动力学第第九九章章 发酵过程工艺控制发酵过程工艺控制第第十十章章 发酵染菌及防治发酵染菌及防治第第十一十一章章 发酵工业废物、废水处理和资源化技术发酵工业废物、废水处理和资源化技术第十二章第十二章 展望展望发酵工程第一章 发酵工程总论1我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第一节第一节 发酵工业废物资源化工程的现发酵工业废物资源化工程的现状和特点状和特点第二节第二节 发酵工业废水好氧生物处理发酵工业废水好氧生物处理第三节第三节 发酵工业废水厌氧生物处理发酵工业废水厌氧生物处理第十一章第十一章 发酵工业废物、废水处理发酵工业废物、废水处理和资源化技术和资源化技术第一节 发酵工业废物资源化工程的现状和特点第十一章 发酵工业2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第一节第一节 发酵工业废物资源化发酵工业废物资源化工程的现状和特点工程的现状和特点一、发酵废物排放标准一、发酵废物排放标准二、发酵废物生产单细胞蛋白二、发酵废物生产单细胞蛋白三、发酵纤维质废物生产酒精三、发酵纤维质废物生产酒精四、其他生物能源开发四、其他生物能源开发五、发酵废物资源化与生态农业五、发酵废物资源化与生态农业第一节 发酵工业废物资源化工程的现状和特点一、发酵废物排放标3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 自自2020世纪世纪6060年代中期以后环境保护日益受到重视，污年代中期以后环境保护日益受到重视，污染治理技术迅速发展。染治理技术迅速发展。固体废物和废水的无害化处理固体废物和废水的无害化处理是将干扰废物通过工程是将干扰废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围自然环境处理，达到不损害人体健康，不污染周围自然环境(包括原包括原生环境与次生环境生环境与次生环境)的程度。我国废弃物和废水的控制与处的程度。我国废弃物和废水的控制与处理的发展趋势和世界各国一样正在从理的发展趋势和世界各国一样正在从“无害化无害化”、“减量减量化化”向着向着“资源化资源化”发展。发展。自20世纪60年代中期以后环境保护日益受到重视4我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 发酵工业所涉及的范围很广，包括酒类、酒精、发酵工业所涉及的范围很广，包括酒类、酒精、氨基酸、有机酸、酵母、酶制剂、酱油、淀粉和淀粉氨基酸、有机酸、酵母、酶制剂、酱油、淀粉和淀粉糖、抗生素和生理活性物质等。糖、抗生素和生理活性物质等。发酵工业废弃物包括发酵工业废弃物包括菌体或菌丝体、原料残渣和高浓度有机废水。菌体或菌丝体、原料残渣和高浓度有机废水。目前，发酵行业的高浓度有机废水排放量居造纸业目前，发酵行业的高浓度有机废水排放量居造纸业之后，位居第二位，对水环境危害相当大。国家对于之后，位居第二位，对水环境危害相当大。国家对于发酵工业的污水综合排放标准是参照发酵工业的污水综合排放标准是参照GB8978GB8978一一19961996污水综合排放标准污水综合排放标准执行的，执行的，一、一、发酵废物排放标准发酵废物排放标准 发酵工业所涉及的范围很广，包括酒类、酒精、氨基酸5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物制定排放标准益处？制定排放标准益处？发酵工业是发酵工业是COD排放大户，制定发酵工业水污染物排放大户，制定发酵工业水污染物排放标准，可有效控制发酵工业的污染、有利于促迸发排放标准，可有效控制发酵工业的污染、有利于促迸发酵工业的技术进步，推行清洁生产技术，提高污染控制酵工业的技术进步，推行清洁生产技术，提高污染控制水平，便于环保部门及行业主管部门的环境保护管理。水平，便于环保部门及行业主管部门的环境保护管理。目前针对发酵工业废水特点的行业性废水排放标准正在目前针对发酵工业废水特点的行业性废水排放标准正在制定中。制定中。制定排放标准益处？发酵工业是COD排放6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 发酵工业中的发酵工业中的柠檬酸和味精行业柠檬酸和味精行业污染最严重，污染最严重，是我国要严格控制的重点污染行业。基于此，国家是我国要严格控制的重点污染行业。基于此，国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫局单独制定环境保护总局和国家质量监督检验检疫局单独制定了柠檬酸工业污染物排放标准了柠檬酸工业污染物排放标准(CB19430一一2004)和味精工业污染物排放标准汕和味精工业污染物排放标准汕GB19431一一2004)，分别适用于生产柠檬酸和味精两种产品的，分别适用于生产柠檬酸和味精两种产品的企业生产废水的排放管理。这两项标准已于企业生产废水的排放管理。这两项标准已于2004年年4月月1日正式实施，分别代替日正式实施，分别代替GB8978一一1996污水污水综合排放标准中柠檬酸和味精工业水污染物排放综合排放标准中柠檬酸和味精工业水污染物排放标准部分。标准部分。发酵工业中的柠檬酸和味精行业污染最7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 单细胞蛋白单细胞蛋白(single cell protein，SCP)，又称微生物，又称微生物蛋白或菌体蛋白，是一些单细胞或具有简单构造的多细胞生蛋白或菌体蛋白，是一些单细胞或具有简单构造的多细胞生物菌体蛋白的统称。通过微生物把多种原料，特别是非食用物菌体蛋白的统称。通过微生物把多种原料，特别是非食用和废弃物质原料转化为蛋白质。和废弃物质原料转化为蛋白质。SCP所包含的产品有饲用酵所包含的产品有饲用酵母、食用酵母和药用酵母三大类。母、食用酵母和药用酵母三大类。SCP的开发和生产为解决的开发和生产为解决人类食品和饲料司题开辟了新的途径。以发酵废弃物为原料人类食品和饲料司题开辟了新的途径。以发酵废弃物为原料生产生产SCP，不仅来源广泛、生产成本低廉，而且对要求日益，不仅来源广泛、生产成本低廉，而且对要求日益严格的环保司题，也有着不可估量的价值。严格的环保司题，也有着不可估量的价值。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白 单细胞蛋白(single cell p8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）酒槽是酿酒工业的主要废弃物，包括白酒糟、酒精糟、啤酒糖化糟和废）酒槽是酿酒工业的主要废弃物，包括白酒糟、酒精糟、啤酒糖化糟和废弃酵母泥等。这些废弃物一般干物质中含粗蛋白弃酵母泥等。这些废弃物一般干物质中含粗蛋白20%30%，粗纤维，粗纤维10%20%，此外还含有纤维素、聚戊糖、脂肪、焦糖、黑色素以及丰，此外还含有纤维素、聚戊糖、脂肪、焦糖、黑色素以及丰富的富的B族维生素和生长素等物质。族维生素和生长素等物质。2）味精废液是发酵液中的谷氨酸经冷冻等电分离后的残余发酵液。该废液）味精废液是发酵液中的谷氨酸经冷冻等电分离后的残余发酵液。该废液含还原糖含还原糖0.5%、氨氮、氨氮896 mg/L、有机氮、有机氮7776 mg/L、COD51216 mg/L。3)柠檬酸是当今世界上以发酵法生产量最大的有机酸。我国是柠檬酸生产柠檬酸是当今世界上以发酵法生产量最大的有机酸。我国是柠檬酸生产大国，柠檬酸废渣是柠檬酸厂发酵液压榨废弃物，每生产大国，柠檬酸废渣是柠檬酸厂发酵液压榨废弃物，每生产1 t柠檬酸约排柠檬酸约排放放2 t左右废渣，其主要成分左右废渣，其主要成分(60烘烘45 h)为为:粗蛋白粗蛋白(干基干基)10.98%、粗、粗纤维纤维21.36%、粗脂肪、粗脂肪14.96%、无氮浸出物、无氮浸出物37.23%、粗灰分、粗灰分7.09%。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白1 生产生产SCP的发酵废弃物的发酵废弃物甜菜、甘蔗为原料生产糖；玉米淀粉；甘蓍原料；各种制药业甜菜、甘蔗为原料生产糖；玉米淀粉；甘蓍原料；各种制药业-1）酒槽是酿酒工业的主要废弃物，包括白酒糟、酒精糟、啤酒糖化9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 世界上，世界上，SCP生产虽已工业化，但由于蛋白质常与核生产虽已工业化，但由于蛋白质常与核酸形成复合体，核酸含量高达酸形成复合体，核酸含量高达15，蛋白含量为，蛋白含量为35左右，高左右，高核酸食物对动物有害。因此，筛选优良菌种、改进核酸食物对动物有害。因此，筛选优良菌种、改进SCP生生产工艺，获得高蛋白低核酸产品成为产工艺，获得高蛋白低核酸产品成为SCP生产中备受关注生产中备受关注的热点。的热点。酵母、霉菌、细菌和藻类均可用于生产酵母、霉菌、细菌和藻类均可用于生产SCP。不。不同种类微生物生产同种类微生物生产SCP，工艺和产品质量都各有优缺点。，工艺和产品质量都各有优缺点。针对不同原料具有不同适应性的微生物，针对不同原料具有不同适应性的微生物，SCP的生产必须的生产必须根据原料来筛选并确定微生物种类和菌株。根据原料来筛选并确定微生物种类和菌株。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白2 生产生产SCP的微生物的微生物 世界上，SCP生产虽已工业化，但由于蛋白10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v酵母是最早用于生产酵母是最早用于生产SCP的微生物，也是目前应用最广泛的的微生物，也是目前应用最广泛的菌种。酵母菌体大，易回收，核酸含量低，用作食品的历史菌种。酵母菌体大，易回收，核酸含量低，用作食品的历史长，赖氨酸含量高，能在酸性条件下生长，但酵母生长慢、长，赖氨酸含量高，能在酸性条件下生长，但酵母生长慢、蛋白质含量低蛋白质含量低(45%46%)，蛋氨酸含量较细菌低。用于生产，蛋氨酸含量较细菌低。用于生产SCP的酵母菌主要有的酵母菌主要有:热带假丝酵母和产肮假丝酵母热带假丝酵母和产肮假丝酵母。v霉菌也是应用较多的菌种，它质地良好，便于回收，但生产霉菌也是应用较多的菌种，它质地良好，便于回收，但生产速度慢，蛋白质含量低速度慢，蛋白质含量低(20%40%)，产品不易为公众所接受。，产品不易为公众所接受。用于生产用于生产SCP的霉菌主要有的霉菌主要有:扣囊拟内孢霉、白地霉和木霉。扣囊拟内孢霉、白地霉和木霉。酵母是最早用于生产SCP的微生物，也是目前应用最广泛的菌种。11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v细菌蛋白质含量高细菌蛋白质含量高(50%80%)，生长速度快，其氨基，生长速度快，其氨基酸组成优于豆类蛋白，且能适应环境变化，能在范酸组成优于豆类蛋白，且能适应环境变化，能在范围较厂的基质中生产，但细菌菌体较小、密度低，围较厂的基质中生产，但细菌菌体较小、密度低，从发酵液中回收困难，菌体中核酸含量比酵母和霉从发酵液中回收困难，菌体中核酸含量比酵母和霉菌高，因此作为蛋白质资源不受人们欢迎。在英国菌高，因此作为蛋白质资源不受人们欢迎。在英国已有商业化细菌已有商业化细菌SCP的生产。的生产。v藻类藻类主要缺点是细胞壁含有纤维质，以及具有浓缩主要缺点是细胞壁含有纤维质，以及具有浓缩重金属的倾向，对人体有潜在危害。重金属的倾向，对人体有潜在危害。细菌蛋白质含量高(50%80%)，生长速度快，其氨基酸组成12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 目前生产目前生产SCP的工艺主要有深层发酵的工艺主要有深层发酵(submerged fermentation，SMF)、固态发酵、固态发酵(solid-statek fermentation，SSF)和液固态结合发酵和液固态结合发酵三大类。三大类。1）深层发酵工艺深层发酵工艺:是利用通风控温的罐式发酵法生产是利用通风控温的罐式发酵法生产SCP。特点是机械化程。特点是机械化程度高、产品细胞数多、杂菌污染少、产品质量稳定，可在发酵过程中对度高、产品细胞数多、杂菌污染少、产品质量稳定，可在发酵过程中对温度、通风量、温度、通风量、pH、糖浓度、发酵液黏度、细胞数和杂菌污染情况等参、糖浓度、发酵液黏度、细胞数和杂菌污染情况等参数进行自动化监测和调控。但存在能耗高、设备投资大、可溶性营养物数进行自动化监测和调控。但存在能耗高、设备投资大、可溶性营养物质损失多、产品效率低、发酵液中干物质含量低、后处理困难、有工业质损失多、产品效率低、发酵液中干物质含量低、后处理困难、有工业废水污染等缺陷，产品成本也高，并且其干燥工序引起活性细胞和营养废水污染等缺陷，产品成本也高，并且其干燥工序引起活性细胞和营养物质损失较严重，在生产中难以推广。物质损失较严重，在生产中难以推广。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白3 SCP的生产工艺的生产工艺 目前生产SCP的工艺主要有深层发酵(13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2）固态发酵工艺）固态发酵工艺:是是20世纪世纪80年代由河北省沧州应用微生物研究所壬厚德教授研年代由河北省沧州应用微生物研究所壬厚德教授研制而成的。制而成的。该工艺优点该工艺优点是设备投资少，工艺技术简单，产品具有较高的生物是设备投资少，工艺技术简单，产品具有较高的生物活性、无废水污染、产品成本低，但存在着生产条件难以控制、培活性、无废水污染、产品成本低，但存在着生产条件难以控制、培养基转化率低、杂菌污染严重、产品质量不稳定等严重缺陷，加上养基转化率低、杂菌污染严重、产品质量不稳定等严重缺陷，加上饲料酵母生产厂家盲目追求产品粗蛋白含量，使该类产品质量日趋饲料酵母生产厂家盲目追求产品粗蛋白含量，使该类产品质量日趋降低，已逐渐被市场淘汰。降低，已逐渐被市场淘汰。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白3 SCP的生产工艺的生产工艺2）固态发酵工艺:二、发酵废物生产单细胞蛋白3 SCP的生14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3）液固态结合发酵工艺）液固态结合发酵工艺:该工艺克服了液态和固态两种工艺的缺点，吸取了两者的优点，该工艺克服了液态和固态两种工艺的缺点，吸取了两者的优点，采用液态制菌种、固态曲池发酵、培养基灭菌熟化、加大液态接种采用液态制菌种、固态曲池发酵、培养基灭菌熟化、加大液态接种量等方式，并且合理的干燥工艺缩短了发酵周期，大大降低了染菌量等方式，并且合理的干燥工艺缩短了发酵周期，大大降低了染菌程度，有效地保存了产品中的生物活性物质，尽管产品粗蛋白含量程度，有效地保存了产品中的生物活性物质，尽管产品粗蛋白含量仅为仅为25%左右，但注重酵母活性细胞、消化酶、维生素和酵母代谢左右，但注重酵母活性细胞、消化酶、维生素和酵母代谢终产物，属于活菌制剂类型，是一种具有生物活性的饲料复合添加终产物，属于活菌制剂类型，是一种具有生物活性的饲料复合添加剂。剂。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白3 SCP的生产工艺的生产工艺3）液固态结合发酵工艺:二、发酵废物生产单细胞蛋白3 SC15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）酒槽为原料生产）酒槽为原料生产SCP2）味精工业废弃物生产）味精工业废弃物生产SCP3）柠檬酸工业废弃物生产）柠檬酸工业废弃物生产SCP 二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白4 发酵废物生产发酵废物生产SCP的应用实例的应用实例1）酒槽为原料生产SCP二、发酵废物生产单细胞蛋白4 发酵16我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 20世世纪纪90年年代代以以来来，SCP的的生生产产和和研研究究出出现现了了一一些些新新的的趋趋势势。在在以以降降低低经经济济成成本本为为主主要要目目标标的的形形势势下下，SCP生生产产和和研研究究的的重重点点集集中中在在以以下下几几个个方方面面:1）采用价值低的原料或废料，如木质纤维素、农作物废料或工业废弃物）采用价值低的原料或废料，如木质纤维素、农作物废料或工业废弃物;2）在在SCP生生产产同同时时得得到到副副产产物物，如如脂脂质质、麦麦角角出出醇醇、D-甘甘露露糖糖醇醇、D-阿阿拉拉伯伯糖糖醇醇以以及及有有机机酸酸和和氨氨基基酸酸等等，从从而而使使SCP的的生生产产成成为为经经济济上上更更为为合合算算的的多多产品发酵产品发酵;3）选选育育倍倍增增时时间间短短、蛋蛋白白质质含含量量高高、耐耐高高温温、抗抗污污染染的的优优良良菌菌种种。如如对对SCP生生产产菌菌进进行行遗遗传传工工程程改改良良，不不仅仅可可提提高高菌菌种种产产量量和和碳碳源源转转化化率率，而而且且还还可可提提高高其其蛋蛋白白质质和和必必需需氨氨基基酸酸含含量量;4）开开发发高高效效、节节能能的的发发酵酵设设备备。我我国国开开发发研研究究了了高高供供氧氧强强度度的的外外循循环环气气升升式式反反应应器器、发发酵酵条条件件稳稳定定的的圆圆盘盘式式固固态态发发酵酵器器、高高生生产产强强度度的的流流化化床床反反应应器器以以及及脉脉冲冲溢溢流流自自通通风风反反应应器器;5）开开发发新新蛋蛋白质资源，如螺旋藻、光合细菌等。白质资源，如螺旋藻、光合细菌等。5 SCP的研究趋势的研究趋势 20世纪90年代以来，SCP的生产和17我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 SCP生产和研究的重点集中在以下几个方面生产和研究的重点集中在以下几个方面:4）开开发发高高效效、节节能能的的发发酵酵设设备备。我我国国开开发发研研究究了了高高供供氧氧强强度度的的外外循循环环气气升升式式反反应应器器、发发酵酵条条件件稳稳定定的的圆圆盘盘式式固固态态发发酵酵器器、高高生生产产强强度度的的流流化化床床反反应应器器以以及及脉脉冲冲溢溢流流自自通通风风反应器反应器;5）开发新蛋白质资源，如螺旋藻、光合细菌等。）开发新蛋白质资源，如螺旋藻、光合细菌等。二、二、发酵废物生产单细胞蛋白发酵废物生产单细胞蛋白5 SCP的研究趋势的研究趋势 SCP生产和研究的重点集中在以下几个方面:二、发酵18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 燃燃料料酒酒精精是是目目前前应应用用规规模模最最大大的的液液体体生生物物能能源源。目目前前发发酵酵法法生生产产酒酒精精的的原原料料是是玉玉米米、甘甘蔗蔗、单单类类等等，但但仅仅利利用用其其中中的的淀淀粉粉，其其余余部部分分如如蛋蛋白白质质、脂脂肪肪、纤纤维维等等，限限于于技技术术、投投资资和和管管理理等等原原因因，大大多多数数企企业业不不能能很很好好地地利利用用，相相当当部部分分随随冲冲洗洗水水、洗洗涤涤水水排排入入企企业业周周围围河河流流，不不但但浪浪费费了了粮粮食食资资源源，而而且且严严重重污污染染了了环环境境。随随着着人人口口的的不不断断增增长长和和社社会会工工业业化化进进程程不不断断加加快快，粮粮食食、能能源源和和环环境境问问题题将将变变得得越越来来越越突突出出，利利用用纤纤维维质质原原料料生生产产酒酒精精为为解解决决上上述述间间题题提提供供了了一一条条有有效效的的出出路路。自自然然界界中中普普遍遍存存在在的的木木质质纤纤维维素素主主要要由由纤纤维维素素、半半纤纤维维素素和和木木质质素素组组成成，前前两两者者均均可可用用来来生生产产酒酒精精。发发酵酵废废弃弃物物中中有有大大量量纤纤维维废废物物，如如果果能能用用来来生生产产酒酒精精可可能能是是解决酒精原料来源和降低成本的主要途径之一。解决酒精原料来源和降低成本的主要途径之一。三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精 燃料酒精是目前应用规模最大的液体生物能源19我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 纤纤维维素素是是由由许许多多D-葡葡萄萄糖糖残残基基以以-1，4-糖糖甘甘键键连连接接的的直直链链多多糖糖。纤纤维维素素链链之之间间通通过过氢氢键键的的藕藕合合作作用用形形成成纤纤维维束束，分分子子密密度度大大的的区区域域成成平平行行排排列列形形成成结结晶晶区区;分分子子密度小的区域，分子间隙大、定向差、形成无定形区。密度小的区域，分子间隙大、定向差、形成无定形区。三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 纤维素是由许多D-葡萄糖残基以-1，4-糖20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 1 纤维质原料生产酒精的工艺流程纤维质原料生产酒精的工艺流程 20世世纪纪80年年代代初初，日日本本的的“新新燃燃料料油油开开发发技技术术研研究究联联合合会会(简简称称RAPAD)”，制制定定了了以以纤纤维维素素类类物物质质为为原原料料生生产产燃燃料料酒酒精精的的一整套工艺技术。一整套工艺技术。RAPAD纤维素发酵生产酒精工艺流程如下：纤维素发酵生产酒精工艺流程如下：三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 甘蔗渣甘蔗渣预处理预处理酶法糖化酶法糖化纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素纤维素酶生产纤维素酶生产酶回收酶回收糖浓缩糖浓缩膜脱水膜脱水纤维素酶纤维素酶超滤膜超滤膜（反渗透膜）（反渗透膜）三成分共沸蒸馏三成分共沸蒸馏超临界气体抽提超临界气体抽提酒精发酵酒精发酵酒精酒精（95%，150-200 L/d）（720 kg/d）1 纤维质原料生产酒精的工艺流程三、发酵纤维质21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 2 纤维质原料的预处理纤维质原料的预处理 预预处处理理的的目目的的是是解解除除木木质质素素、半半纤纤维维素素等等对对纤纤维维素素的的保保护护作作用用和和破破坏坏纤纤维维素素的的结结晶晶结结构构，增增加加其其表表面面积积，以以提提高高纤纤维维素素水水解解糖糖化化的的效效率率。纤纤维维素素预预处处理理的的方方法法有有:物物理理法、化学法、物理化学法和生物法。法、化学法、物理化学法和生物法。三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 2 纤维质原料的预处理三、发酵纤维质废物生产酒22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 3 纤维质的水解纤维质的水解 预预处处理理后后的的纤纤维维素素需需经经酸酸或或酶酶水水解解后后，释释放放出出的的葡葡萄萄糖方可进入酒精发酵途径。糖方可进入酒精发酵途径。酸水解酸水解 酶水解酶水解三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 3 纤维质的水解三、发酵纤维质废物生产酒精（一）纤23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物纤维素酶水解纤维素酶水解 纤维素酶生产菌种主要是术霉属中的里氏木霉、曲霉属纤维素酶生产菌种主要是术霉属中的里氏木霉、曲霉属和青霉属。和青霉属。20世纪世纪50年代，美国年代，美国Reese博士从腐烂的纤维材博士从腐烂的纤维材料上分离了大量的菌种。研究发现绿色木霉分泌胞外纤维素料上分离了大量的菌种。研究发现绿色木霉分泌胞外纤维素酶的能力最强，由该菌产生的纤维素酶复合体系具有分解天酶的能力最强，由该菌产生的纤维素酶复合体系具有分解天然纤维素所需要的三种组分。为了纪念然纤维素所需要的三种组分。为了纪念Reese的杰出贡献，的杰出贡献，绿色木霉被更名为绿色木霉被更名为里氏木霉里氏木霉(T.reesei)。纤维素酶的生产可采用液体深层发酵或固态发酵两种工纤维素酶的生产可采用液体深层发酵或固态发酵两种工艺。艺。纤维素酶水解 纤维素酶生产菌种主要是术24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 4 纤维质的发酵过程纤维质的发酵过程 (1)发酵纤维素生产酒精的菌种发酵纤维素生产酒精的菌种 纤维素原料酒精发酵的菌种可以是酵母纤维素原料酒精发酵的菌种可以是酵母,霉菌霉菌,细菌等。细菌等。酵酵母母，具具有有酒酒精精得得率率高高、发发酵酵过过程程不不易易受受污污染染、耐耐酒酒精精能能力力强强、副副产产物少等特点，工业上得到广泛应用。物少等特点，工业上得到广泛应用。另另外外，某某些些嗜嗜热热、超超嗜嗜热热细细菌菌与与一一些些霉霉菌菌能能百百接接利利用用纤纤维维素素原原料料发发酵酵生成酒精受到重视。生成酒精受到重视。近近年年来来，采采用用原原生生质质融融合合技技术术与与基基因因工工程程技技术术对对传传统统酒酒精精发发酵酵菌菌种种进进行改造，为纤维素原料发酵生产酒精提供了新的菌种来源。行改造，为纤维素原料发酵生产酒精提供了新的菌种来源。三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 4 纤维质的发酵过程三、发酵纤维质废物生产酒精（一25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 4 纤维质的发酵过程纤维质的发酵过程 (2)纤维素发酵生产酒精的工艺纤维素发酵生产酒精的工艺 以以纤纤维维素素类类物物质质为为原原料料生生产产酒酒精精，工工艺艺方方法法有有直直接接发发酵酵法法、两两段段发发酵酵法、同时糖化发酵法、固定化细胞发酵法等。法、同时糖化发酵法、固定化细胞发酵法等。直直接接发发酵酵法法:选选取取合合适适的的酒酒精精发发酵酵菌菌株株直直接接利利用用纤纤维维素素发发酵酵得得到到酒酒精精，不不需需要要经经过过酸酸解解或或酶酶解解等等前前处处理理。该该方方法法设设备备简简单单，成成本本低低廉廉，但但酒酒精精产产率不高，产生有机酸等副产物。利用率不高，产生有机酸等副产物。利用混合菌混合菌直接发酵可部分解决这些问题。直接发酵可部分解决这些问题。三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精（一）纤维素发酵生产酒精 4 纤维质的发酵过程三、发酵纤维质废物生产酒精（一26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 两两段段发发酵酵法法:先先将将预预处处理理后后的的纤纤维维素素原原料料经经酶酶水水解解为为还还原原糖糖，然然后后发发酵酵得得到到酒酒精精，酒酒精精产产物物的的形形成成受受末末端端产产物物抑抑制制，低低细细胞胞浓浓度度及及基基质质抑抑制制等等因因素素的的限限制制。可可采采用用减减压压发发酵酵法法、快快速速发发酵酵法法克克服服酒酒精精产产物物的的抑抑制制。对对细细胞胞进进行行循循环环利利用用，可可以以克克服服细细胞胞浓浓度度低低的的问问题题。筛筛选选在在高高糖糖浓浓度度下下存存活活并并能能利利用用高高糖糖的的微微生生物物突突变变株株，克服基质抑制。克服基质抑制。同同时时糖糖化化发发酵酵法法:同同时时糖糖化化发发酵酵法法(simulatneous saccharification and fermentation，SSF)是是采采用用Culf边边糖糖化化边边发发酵酵(SSF)的的方方法法。纤纤维维素素酶酶对对纤纤维维素素的的酶酶水水解解和和发发酵酵糖糖化化过过程程在在同同一一装装置置内内连连续续进进行行，水水解解产产物物葡葡萄萄糖糖由由菌菌体体的的不不断断发酵而被利用，消除了葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用。发酵而被利用，消除了葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用。SSF法可增加水解率，减少糖转化过程中的抑制作用法可增加水解率，减少糖转化过程中的抑制作用;酶的需求量减少、产率酶的需求量减少、产率更高更高;由于葡萄糖被迅速转化生成酒精，所以对消毒条件要求降低由于葡萄糖被迅速转化生成酒精，所以对消毒条件要求降低;工序周期更短、工序周期更短、使用单反应器，因而反应器的容量更小。使用单反应器，因而反应器的容量更小。SSF法的缺点是水解和发酵两个过程的温度不相容法的缺点是水解和发酵两个过程的温度不相容;得到的酒精中含有微生物得到的酒精中含有微生物;酒精对酶具有抑制作用。酒精对酶具有抑制作用。两段发酵法:先将预处理后的纤维素原料经27我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v固定化细胞发酵法固定化细胞发酵法:Massayuki以肠溶衣聚合物为载体固定化纤维素酶，可保留以肠溶衣聚合物为载体固定化纤维素酶，可保留60%以上的酶活性，回收率高达以上的酶活性，回收率高达100%。并且对微晶纤维素的水解率。并且对微晶纤维素的水解率明显高于游离酶，经重复使用三次，水解率没有下降。对于固定化细明显高于游离酶，经重复使用三次，水解率没有下降。对于固定化细胞的研究，目前研究较多的是胞的研究，目前研究较多的是Saccharomyces sp.和和Zymomonas sp.的固定化，常用载体有海藻酸钙、卡拉胶、多孔玻璃等。的固定化，常用载体有海藻酸钙、卡拉胶、多孔玻璃等。固定化细胞发酵法的发展方向固定化细胞发酵法的发展方向是混合固定化细胞发酵，如酵母与是混合固定化细胞发酵，如酵母与纤维二糖酶一起固定化，将纤维二糖基质转换成酒精，此法颇引人注纤维二糖酶一起固定化，将纤维二糖基质转换成酒精，此法颇引人注目，被看作是纤维素原料生产酒精的重要阶梯。目，被看作是纤维素原料生产酒精的重要阶梯。固定化细胞发酵法:28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物三、三、发酵纤维质废物生产酒精发酵纤维质废物生产酒精（二）半纤维素发酵生产酒精（二）半纤维素发酵生产酒精 (三三)纤维质发酵生产酒精前景展望纤维质发酵生产酒精前景展望v在我国，每生产在我国，每生产l t酒精需要酒精需要2.7 t粮食。利用纤维素类物质代替粮食生产酒精是一粮食。利用纤维素类物质代替粮食生产酒精是一项利国利民的工程。利用纤维素生产酒精的纤维素酶成本太高，酶用量偏大，利项利国利民的工程。利用纤维素生产酒精的纤维素酶成本太高，酶用量偏大，利用纤维素生产酒精工业化仍然面临用纤维素生产酒精工业化仍然面临诸多挑战诸多挑战:1)对纤维素原料预处理技术仍没有对纤维素原料预处理技术仍没有一种经济、节能、环保的工业化技术可应用，特别是对纤维素原料的综合利用一种经济、节能、环保的工业化技术可应用，特别是对纤维素原料的综合利用;2)降低纤维素酶工业化规模生产的成本仍然有待解决降低纤维素酶工业化规模生产的成本仍然有待解决;3)基因工程技术与原生质基因工程技术与原生质融合技术离工业化仍有一段距离，因此，还需加强技术研究融合技术离工业化仍有一段距离，因此，还需加强技术研究,如如:1、以基因工程、以基因工程手段选育高产纤维素酶、木质素酶菌种手段选育高产纤维素酶、木质素酶菌种;2、研究固体发酵技术，解决污染率高和、研究固体发酵技术，解决污染率高和成本高的问题成本高的问题;3、进一步研究纤维质原料的预处理、酶水解及水解液发酵生产酒、进一步研究纤维质原料的预处理、酶水解及水解液发酵生产酒精等技术，有效地降低生产成本。精等技术，有效地降低生产成本。v发酵废物酒精发酵是一个有巨大潜力的新领域，可以实现废物的发酵废物酒精发酵是一个有巨大潜力的新领域，可以实现废物的无害化、减量化无害化、减量化和资源化和资源化。三、发酵纤维质废物生产酒精（二）半纤维素发酵生产酒精 在我国29我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（一）概述（一）概述 v1生物能源定义及特点生物能源定义及特点v生生物物质质(biomass)是是指指有有机机物物中中除除化化石石燃燃料料外外的的所所有有来来源源于于动植物并能再生的物质。动植物并能再生的物质。v生生物物能能源源(bioenergy)则则是是指指直直接接或或间间接接地地通通过过绿绿色色植植物物的的光光合合作作用用，把把太太阳阳能能转转化化为为化化学学能能后后固固定定和和贮贮藏藏在在生生物物体体内内的能量。的能量。v生生物物质质能能源源的的特特点点是是:1）可可再再生生性性:每每年年都都可可再再生生，且且产产量量大大;2）低低污污染染性性:燃燃烧烧过过程程中中产产生生的的硫硫氧氧化化物物、氮氮氧氧化化物物都都较低较低;3）广泛的分布性。）广泛的分布性。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述 1生物能源定义及特点四、其他生物能源开发30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述（一）概述 v2生物能源开发利用的现状和意义生物能源开发利用的现状和意义v现现状状：目目前前人人类类所所利利用用的的能能源源主主要要来来自自煤煤、石石油油、天天然然气气等等化化石石燃燃料料，它它们们是是在在极极其其漫漫长长的的地地质质历历史史中中，在在特特殊殊的的自自然然环环境境下下形形成成的的，储储量量有有限限，不不能能再再生生。可可再再生生能能源源如如生生物物能能的的研研究究与与开开发发已已成成为为世世界界上上重重大大热热门门课课题题之之一一，受受到到世世界界各各国国政政府府与与科科学学家家的的关关注注。许许多多国国家家都都制制定定了了相相应应的的开开发发研研究究计计划划，如如日日本本的的阳阳光光计计划划、印印度度的的绿绿色色能能源源工工程程、美美国国的的能能源源农农场场计计划划和和巴巴西西的的酒酒精精能能源源计计划划等等。日日本本政政府府公公布布了了一一项项名名为为全全面面开开发发生生物物能能源源的的计计划划，意意即即通通过过回回收收食食物物垃垃圾圾、家家畜畜粪粪便便等等生生物物废废物物来来生生产产燃燃料料，从从而而减减少少和和逐逐步步替替代代现现有有的的机机动动车车燃燃料料。该该计计划划的的目目的的是是:减减少温室效应，防止全球变暖。少温室效应，防止全球变暖。四、其他生物能源开发（一）概述 2生物能源开发利用的现状和31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（一）概述（一）概述 v2生物能源开发利用的现状和意义生物能源开发利用的现状和意义v意义：意义：v1）解解决决能能源源危危机机:能能源源短短缺缺是是21世世纪纪面面临临的的重重大大课课题题之之一一，能能源源对对国国家家经经济济和和安安全全非非常常重重要要。目目前前石石油油、天天然然气气和和煤煤炭炭仍仍是是我我国国主主要要的的能能源源。专专家家预预测测2015年年我我国国石石油油进进口口依依赖赖度度将将达达到到25%左左右右。我我国国是是一一个个经经济济迅迅速速发发展展，人人口口众众多多的的国国家家，21世世纪纪将将面面临临经经济济增增长长和和环环境境保保护护的的双双重重压压力力。因因此此改改变变能能源源生生产产和和消消费费方方式式，开开发发利利用用生生物物能能源源，对对建建立立可可持持续续的能源系统，促迸国民经济发展和缓解能源危机具有重大意义。的能源系统，促迸国民经济发展和缓解能源危机具有重大意义。v2）改改善善生生态态环环境境:首首先先，由由于于利利用用生生物物能能源源所所产产生生的的CO2，可可被被新新生生长长的的植植物物所所固固定定，所所以以只只要要及及时时植植树树造造林林，使使生生物物质质的的消消耗耗量量与与生生长长量量持持平平，从从理理论论上上讲讲，利利用用生生物物能能将将不不会会导导致致大大气气中中CO2，的的增增加加，有有利利于于减减缓缓地地球球气气候候变变暖暖的的趋趋势势。其其次次，用用焚焚烧烧、热热分分解解、填填埋埋等等物物理理化化学学方方法法处处理理工工农农业业及及民民用用废废弃弃物物，会会对对大大气气、地地下下水水造造成成二二次次污污染染，采采用用生生物物处处理理方方法法，既既可可以以避避免免和和防防止止污污染染，又又可可以以获获得得生生物物能能，可可谓谓一一举举两两得得。第第三三，当当今今常常规规能能源源 煤煤和和石石油油在在燃燃烧烧后后，都都会会产产生生对对人人体体有有害害的的一一氧氧化化碳碳、氧氧化化氮氮以以及及含含硫硫、铅铅等等有有毒毒物质的化合物。而生物能源物质的化合物。而生物能源 酒精和沼气等在燃烧后不会产生这样多的有毒化合物。酒精和沼气等在燃烧后不会产生这样多的有毒化合物。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述 2生物能源开发利用的现状和意义四、其他生物能源32我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（一）概述（一）概述 v2 生物能源开发利用的现状和意义生物能源开发利用的现状和意义v意义：意义：v3）促促迸迸农农村村经经济济的的可可持持续续发发展展:生生物物能能源源的的开开发发利利用用不不仅仅能能够够大大大大加加快快村村镇镇居居民民实实现现能能源源现现代代化化进进程程，满满足足农农民民富富裕裕后后对对优优质质能能源源的的迫迫切切需需求求，同同时时也也可可在在乡乡镇镇企企业业等等生生产产领领域域中中得得到到应应用。用。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述 2 生物能源开发利用的现状和意义四、其他生物能源33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（一）概述（一）概述 v3生物能源的主要应用方式生物能源的主要应用方式v1）直直接接燃燃烧烧或或通通过过汽汽化化生生成成热热量量用用以以加加热热或或蒸蒸汽汽发发电电;快快速速热热解解提提供供液液体燃料，取代通用的矿物燃料。体燃料，取代通用的矿物燃料。v2）气气化化法法:即即在在高高温温下下使使气气化化剂剂与与生生物物质质反反应应;从从而而得得到到气气体体燃燃料料。气气化化剂剂可可以以是是空空气气、空空气气-蒸蒸汽汽或或氧氧气气等等，相相对对应应的的产产品品也也分分为为煤煤气气、水水煤煤气气和和氧氧气气煤煤气气等等不不同同类类型型，但但都都含含有有CO2、CO、H2、N2等等为为主主要要成成分分，这这些气体燃料的热值一般仅为天然气的些气体燃料的热值一般仅为天然气的10%15%。v3）干干馏馏法法:即即对对生生物物质质隔隔绝绝空空气气加加热热使使其其分分解解，从从而而得得到到多多种种产产品品。根根据据不不同同目目的的可可以以使使生生物物质质炭炭化化，从从而而得得到到热热值值较较高高的的固固体体燃燃料料，也也可可以以使使生生物物质质转转化化为为液液体体燃燃料料，如如甲甲醇醇，可可用用作作交交通通工工具具中中汽汽油油的的替替代代品品。同时可得到水煤气、乙酸等副产品。同时可得到水煤气、乙酸等副产品。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述 3生物能源的主要应用方式四、其他生物能源开发34我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（一）概述（一）概述 v3生物能源的主要应用方式生物能源的主要应用方式v4）厌厌氧氧发发酵酵:这这是是在在无无分分子子氧氧存存在在的的情情况况下下，多多种种专专性性或或兼兼性性厌厌氧氧微微生生物物参参与与，形形成成复复杂杂的的有有机机物物发发酵酵。通通过过厌厌氧氧消消化化，生生物物质质最终转化为沼气，其主要成分为甲烷和最终转化为沼气，其主要成分为甲烷和CO。v5）酒酒精精发发酵酵:以以含含糖糖原原料料为为基基质质，先先将将其其水水解解成成单单糖糖，再再经经微微生生物发酵制成乙醇。物发酵制成乙醇。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（一）概述 3生物能源的主要应用方式四、其他生物能源开发35我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）（二）发酵废物制取沼气发酵废物制取沼气 v1 沼气开发的意义沼气开发的意义v在在隔隔绝绝空空气气的的条条件件下下，生生活活和和工工业业有有机机废废水水、农农作作物物的的秸秸秆秆、杂杂草草、人人畜畜粪粪便便等等经经过过微微生生物物的的发发酵酵作作用用能能产产生生沼沼气气。如如日日产产酒酒糟糟500600 m3的的酒酒厂厂，可可获获得得日日产产含含甲甲烷烷55%65%的的沼沼气气800011000 m3，相相当当于于日日发发电电量量1285715714kW，日日产产标标准准煤煤17.120.9 t。沼沼气气可可以以用用于于炊炊事事、照照明明和和发发电电。沼沼气气是是来来源源丰丰富富、成成本本低低廉廉的的气气体体燃燃料料，无无论论在在发发达达国国家家还还是是在在发发展展中中国国家家均均得得到到高高度度重重视视。发发达达国国家家从从保保护护环环境境出出发发，建建立立沼沼气气工工程程，以以处处理理城城乡乡有有机机废废弃弃物物，获获得得煤煤气气替替代代品品。在在发发展展中中国国家家，沼沼气气是是解解决决广广大大农农村村供供能能的的一一项项重重要要途途径径，印印度度和和申申国国是是最最早早大大力力开开发发沼沼气的国家，并且都取得了巨大的成就。气的国家，并且都取得了巨大的成就。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（二）发酵废物制取沼气 1 沼气开发的意义四、其他生物能源36我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）（二）发酵废物制取沼气发酵废物制取沼气 v2 微生物发酵产甲烷机理微生物发酵产甲烷机理v甲甲烷烷产产生生菌菌有有甲甲烷烷杆杆菌菌属属、甲甲烷烷八八叠叠菌菌属属、甲甲烷烷球球菌菌属属等等。沼沼气气发发酵酵分分三三个个阶阶段段:第第一一阶阶段段是是复复杂杂有有机机物物如如纤纤维维素素、蛋蛋白白质质、脂脂肪肪等等在在微微生生物物作作用用下下降降解解至至其其基基本本结结构构单单位位的的液液化化阶阶段段;第第二二阶阶段段是是将将第第一一阶阶段段中中产产生生的的简简单单有有机机物物经经微微生生物物作作用用转转化化生生成成乙乙酸酸;第第三三阶阶段段是是在在甲甲烷烷产产生生菌菌的的作作用用下将乙酸转化为甲烷。下将乙酸转化为甲烷。v3 发酵废物沼气的应用实例发酵废物沼气的应用实例四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（二）发酵废物制取沼气 2 微生物发酵产甲烷机理四、其他生物37我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）发酵废物制取氢能（三）发酵废物制取氢能v1 氢能开发的意义氢能开发的意义v氢氢气气燃燃烧烧只只产产生生水水，不不排排放放任任何何的的有有毒毒有有害害气气体体，不不会会造造成成任任何何环环境境污污染染，因因而而被被普普遍遍认认为为是是理理想想、清清洁洁的的能能源源资资源源。氢氢气气燃燃烧烧热热值值高高，每每1 g氢氢燃燃烧烧后后能能放放出出142.35 kJ的的热热量量，为为汽汽油油的的3倍倍、酒酒精精的的3.9倍倍、焦焦炭炭的的4.5倍倍。氢氢气的获取途径主要有气的获取途径主要有:v1)利利用用化化石石燃燃料料制制氢氢的的方方法法，包包括括天天然然气气的的重重组组、天天然然气气的的热热裂裂解解、石石油油等等碳氢化合物的部分氧化以及煤的气化等碳氢化合物的部分氧化以及煤的气化等;v2)从水中获取氢气，如水的电解、光解、热化学分解和直接热分解等从水中获取氢气，如水的电解、光解、热化学分解和直接热分解等;v3)生生物物法法产产氢氢。生生物物产产氢氢的的方方法法只只需需消消耗耗少少量量的的能能量量且且对对环环境境无无害害。生生物物制制氢氢过过程程可可以以和和废废物物回回收收利利用用过过程程穗穗合合。因因此此，生生物物产产氢氢技技术术的的研研究究和和开开发发受受到到了了世世界界各各国国的的普普遍遍重重视视，包包括括英英国国、荷荷兰兰、加加拿拿大大、印印度度、意意大大利利和和中国。中国。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（三）发酵废物制取氢能1 氢能开发的意义四、其他生物能源开发38我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）发酵废物制取氢能（三）发酵废物制取氢能v2 发酵法产氢的机理发酵法产氢的机理v生物制氢过程可以分为五类生物制氢过程可以分为五类:v1)利利用用藻藻类类或或者者青青蓝蓝菌菌的的生生物物光光解解水水法法;0有有机机化化合合物物的的光光合合细细菌菌(PSB)光光分分解法解法;v2)有机化合物发酵制氢有机化合物发酵制氢;v3)光合细菌和发酵细菌藕合法光合细菌和发酵细菌藕合法;v4)酶酶法法制制氢氢。细细菌菌发发酵酵法法无无需需光光照照条条件件、具具有有更更高高的的产产氢氢效效率率、更更易易于于实实现现工工业业化化。而而且且发发酵酵法法产产氢氢可可以以与与废废水水和和固固体体废废弃弃物物处处理理相相结结合合，利利用用其其中中的的有有机机质质产产氢氢，既既有有效效地地处处理理了了废废弃弃物物又又获获得得了了氢氢能能，可可降降低低制制氢氢成成本本。自然环境中能够通过厌氧发酵产氢的细菌种类很多。自然环境中能够通过厌氧发酵产氢的细菌种类很多。四、四、其他生物能源开发其他生物能源开发（三）发酵废物制取氢能2 发酵法产氢的机理四、其他生物能源开39我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽