北方低溫沼氣發(fā)酵技術(shù)研究及展望

趙 光，馬 放，魏 利，蔡 宏，王 哲

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，城市水資源與水環(huán)境國家重點實驗室，150090哈爾濱，zhaoguanghit@126.com;2.香港理工大學(xué)土木與結(jié)構(gòu)工程系)

以沼氣為核心的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，綠色無公害食品基地的建設(shè)，是解決農(nóng)村環(huán)境問題、能源問題以及經(jīng)濟(jì)問題的前提和根本途徑.黑龍江省是我國生物質(zhì)資源極為豐富的農(nóng)業(yè)大省，其中作為能源利用的生物質(zhì)資源主要包括畜禽糞便、作物秸稈、薪柴及生活固體垃圾等.據(jù)2006年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在該省生物質(zhì)能源已成為僅次于煤炭、石油和天然氣的第4大能源，同時也為黑龍江省沼氣能源的開發(fā)利用，緩解能源危機(jī)提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)和廣闊的應(yīng)用前景.

但黑龍江省冬季漫長而寒冷，平均氣溫僅為-9.4～-14.8℃，最冷的月份平均氣溫可達(dá)-18～-22℃，年溫差高達(dá)38～40℃，2 m的地溫不超過10℃.現(xiàn)已在南方普遍推廣的較為成型的沼氣應(yīng)用模式并未在該省取得良好的收益，寒冷的氣候條件嚴(yán)重制約了該省沼氣能源的應(yīng)用和推廣，致使黑龍江省農(nóng)村戶用沼氣應(yīng)用推廣緩慢，規(guī)?；託夤こ虩o法實現(xiàn)預(yù)期運(yùn)行效果.如何打破低溫氣候條件的制約瓶頸，開發(fā)寒地沼氣應(yīng)用新技術(shù)，加快黑龍江省生物質(zhì)廢棄物資源化利用，探索高寒地區(qū)沼氣生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式，加快實現(xiàn)富民強(qiáng)省的目標(biāo)已成為當(dāng)務(wù)之急.

本文針對黑龍江省低溫沼氣的研究現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行闡述、分析，圍繞“低溫”瓶頸這一個核心的問題進(jìn)行剖析，提出適合黑龍江省冬季沼氣穩(wěn)定生產(chǎn)應(yīng)用研究的新思路、新技術(shù)及新工藝，并對今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行深入的分析和探討.

1 黑龍江厭氧消化產(chǎn)沼氣技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析

1.1 黑龍江省沼氣技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

黑龍江省發(fā)展沼氣應(yīng)用技術(shù)較早，目前已應(yīng)用的較為適合北方氣候條件的沼氣池包括圓筒形常規(guī)水壓式、旋流布料式、強(qiáng)回流型、浮罩型、臥式、立式等結(jié)構(gòu)形式，主要以戶用為主.此外，在黑龍江望奎、青岡、富錦和拜泉等地發(fā)展應(yīng)用了“三位一體”和“四位一體”生態(tài)家園能源應(yīng)用模式，以及其他中、小型沼氣工程，集約化養(yǎng)殖廠等大型沼氣工程等.同時為了克服冬季低溫條件的限制，引入了燃池技術(shù)給沼氣池進(jìn)行增溫，并取得一定的成效，特別是近年來戶用沼氣池應(yīng)用推廣較快.但由于黑龍江省獨特的地理、氣候條件和缺乏高效的厭氧消化處理新技術(shù)，致使適用于寒地高效的生物質(zhì)廢棄物能源化沼氣工程的開發(fā)研究未取得有效進(jìn)展，尤其是針對以農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)廢棄物為發(fā)酵底物產(chǎn)沼氣技術(shù)的研究進(jìn)展更為緩慢，主要的原因是對復(fù)雜的發(fā)酵過程缺乏深入的基礎(chǔ)理論研究.

1.2 北方低溫厭氧消化產(chǎn)沼氣存在的問題

1.2.1 發(fā)酵溫度條件的制約

黑龍江省農(nóng)村戶用沼氣的應(yīng)用多采用自然溫度發(fā)酵，致使厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)沼氣微生物菌群活性顯著降低，有機(jī)物降解更為困難，導(dǎo)致很低的產(chǎn)氣率，甚至發(fā)酵終止停止產(chǎn)氣.在溫度低于17℃時，甲烷菌幾乎停止產(chǎn)甲烷代謝［1］.

由于受環(huán)境溫度影響很大，一些地區(qū)的沼氣池冬季池容產(chǎn)氣率還不到0.1 m3·d-1，原料降解率小于30%，且沼氣池難以越冬，經(jīng)常造成次年池體漏氣，即使利用燃池技術(shù)給池體進(jìn)行加溫并采取相應(yīng)的保溫措施，其池容產(chǎn)氣率也僅能達(dá)0.3～0.4 m3·d-1，相比中、高溫發(fā)酵產(chǎn)氣率相差極大，嚴(yán)重挫傷了農(nóng)民使用沼氣能源的積極性，極大限制了黑龍江省沼氣能源的應(yīng)用推廣，遠(yuǎn)落后于南方各省份.

1.2.2 發(fā)酵工藝及發(fā)酵技術(shù)落后

黑龍江省自發(fā)展沼氣應(yīng)用，一直立足于農(nóng)村戶用型沼氣的推廣，基本采用的都是自然溫度混合批次發(fā)酵工藝或半連續(xù)發(fā)酵工藝，未對整個發(fā)酵過程進(jìn)行工藝的優(yōu)化和種群的調(diào)控.因此，不能對厭氧發(fā)酵過程中一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行必要的監(jiān)管和調(diào)控，無法調(diào)節(jié)整個工藝體系的運(yùn)行參數(shù)，提供給產(chǎn)甲烷菌群適合的生長代謝環(huán)境，最終導(dǎo)致菌群代謝失衡，活性降低，產(chǎn)氣率也就隨之降低.此外，對于高效厭氧消化裝置的研究也僅局限于實驗室，如影響常溫、中溫厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響因素及各種發(fā)酵工藝的研究，包括單相攪拌混合發(fā)酵工藝、兩相發(fā)酵工藝的研究.

此外，對于以纖維素和木質(zhì)素為主要成分秸稈類物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)沼氣的技術(shù)研究更是進(jìn)展緩慢.由于缺乏高效的秸稈資源化技術(shù)，農(nóng)村大量的秸稈資源基本被用于直接燃燒來解決吃飯、取暖的“兩把火”問題，利用的熱效率僅有10%～30%，并且嚴(yán)重污染環(huán)境，如轉(zhuǎn)化為沼氣能源燃燒利用有效熱值可提高到64%［2-3］.現(xiàn)有的一些關(guān)于厭氧消化秸稈類底物產(chǎn)沼氣的研究主要停留在各秸稈類生物質(zhì)預(yù)處理方式上，以達(dá)到縮短厭氧發(fā)酵過程的水解、酸化時間，包括物理、化學(xué)和生物法等.但還未針對稈類物質(zhì)為底物的高效厭氧消化工藝進(jìn)行深入研究及低溫高效秸稈類底物降解菌群選育及開發(fā)，這些正是制約我省秸稈類生物質(zhì)沼氣能源化利用的主要原因.

1.2.3 低溫發(fā)酵機(jī)理研究不足

目前對于沼氣發(fā)酵微生物的研究主要集中在微生物的分子生物學(xué)水平、沼氣發(fā)酵添加劑的研究以及厭氧消化動力學(xué)模型的建立等方面，我國自20世紀(jì)90年代開始了針對低溫微生物資源的調(diào)查與研究工作，中科院以及國家海洋局也在低溫微生物、酶類及低溫菌株的分子鑒定方面進(jìn)行了研究，成功篩選出低溫菌株并進(jìn)行了分子生態(tài)學(xué)分析［4-5］.但針對低溫沼氣發(fā)酵微生物生長代謝機(jī)理的研究還很少，尤其是在整個低溫沼氣發(fā)酵過程中功能菌群的演替規(guī)律及影響微生物生長代謝的限制因子等方面.

2 黑龍江省冬季沼氣生產(chǎn)新理論、新技術(shù)、新工藝的提出

2.1 新型高效厭氧消化裝置的開發(fā)及與太陽能

技術(shù)相結(jié)合的研究

黑龍江豐富的生物質(zhì)資源為可再生能源的開發(fā)應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展前景，但低溫的氣候條件嚴(yán)重制約了沼氣能源的推廣應(yīng)用，因此，如何擺脫低溫氣候條件的束縛、發(fā)展適用于寒地生物質(zhì)資源厭氧消化產(chǎn)沼氣能源的技術(shù)和配套發(fā)酵工藝成為今后研究的重點.現(xiàn)有的戶用沼氣池結(jié)構(gòu)簡單、管理粗放，由于缺少有效的加溫、保溫措施難以越冬，并且池容產(chǎn)氣率僅有0.1～0.3 m3·d-1.然而，高效的厭氧反應(yīng)器如第2代高濃度有機(jī)廢水處理的厭氧反應(yīng)器的代表UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)，以及隨后在其基礎(chǔ)上發(fā)展的第3代高濃度有機(jī)廢水處理厭氧反應(yīng)器的代表EGSB(Expended Granular Sludge Bed)、IC(Internal Circulation Reactor)、IEC(Internal And ExternalCirculation Reactor)內(nèi)、外循環(huán)厭氧反應(yīng)器和EIC(Eddy Internal circulation Reactor)旋流內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)氣率可達(dá)0.8 m3·d-1以上.由于應(yīng)用了固體的流態(tài)化技術(shù)、旋流技術(shù)及內(nèi)外循環(huán)相結(jié)合的技術(shù)，為厭氧微生物的快速生長代謝提供了較為理想的物理環(huán)境，這些正是現(xiàn)有厭氧發(fā)酵裝置所不具備的.因此，應(yīng)從考慮開發(fā)有利于創(chuàng)造優(yōu)越的厭氧發(fā)酵宏觀物理環(huán)境入手，同時要適應(yīng)不同底物性質(zhì)(如糞便、秸稈或混合發(fā)酵底物等)的新型高效生物質(zhì)厭氧消化裝置.同時，優(yōu)化運(yùn)行操作參數(shù)可在一定程度上降低溫度對厭氧反應(yīng)器效率的要求，節(jié)省一定的輔助能源.

另一方面，考慮將高效的厭氧消化裝置與太陽能技術(shù)相結(jié)合.通過太陽能收集設(shè)備并利用適合的熱傳導(dǎo)介質(zhì)，將能量傳遞給沼氣發(fā)酵裝置，以實現(xiàn)沼氣的近中溫發(fā)酵.利用太陽能輔助加溫技術(shù)的復(fù)合發(fā)酵系統(tǒng)，將在一定程度上有效解決北方由于冬季低溫而造成沼氣生產(chǎn)低效的問題.同時，利用的是可再生的太陽能，能耗成本也將大大降低.因此，研究開發(fā)與沼氣發(fā)酵系統(tǒng)配套的太陽能輔助加溫技術(shù)是有效解決高寒地區(qū)沼氣生產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一.

2.2 新型發(fā)酵工藝的研究及應(yīng)用

沼氣發(fā)酵過程中，除溫度和底物類型兩個重要影響因素，底物混合組分也是影響甲烷產(chǎn)量和原料轉(zhuǎn)化率的一個重要影響因子.研究表明，多底物的厭氧共代謝途徑可有效提高生物轉(zhuǎn)化率和甲烷產(chǎn)量，多底物共代謝本質(zhì)上是改變了菌群的營養(yǎng)平衡，同時可有效降低有毒物質(zhì)對消化過程中功能菌群的毒害作用.多底物代謝補(bǔ)充了厭氧發(fā)酵微生物所需的多種營養(yǎng)元素，在此基礎(chǔ)上建立起的代謝平衡也就具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，同時也會一定程度上降低對環(huán)境溫度的要求.不同的復(fù)合底物其消化代謝途徑也不同，協(xié)調(diào)的多底物發(fā)酵體系中微生物菌群間的協(xié)同作用也越強(qiáng)［6］.因此，多底物共代謝發(fā)酵工藝不僅可一定程度上提高原料轉(zhuǎn)化效率，減少低溫條件限制，增加產(chǎn)氣率，還可解決不同地區(qū)生物質(zhì)廢棄物種類差異限制的問題［7-8］.黑龍江省生物質(zhì)廢棄物資源種類豐富，且地區(qū)間種類差異較大，應(yīng)用復(fù)合底物發(fā)酵工藝不僅解決了各地發(fā)酵原料類型不均衡的制約，還可一定程度上提高甲烷產(chǎn)量［9-11］.

干法發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝也是解決低溫和產(chǎn)氣率問題非常有效的途徑之一.與濕法發(fā)酵相比，其優(yōu)點是運(yùn)行成本低、節(jié)省占地空間、發(fā)酵裝置簡便及廢液排放量低等［12-13］.尤其針對黑龍江省秸稈資源極為豐富的實際情況，更應(yīng)注重以秸稈類生物質(zhì)為原料的沼氣發(fā)酵應(yīng)用技術(shù)及適合干法發(fā)酵的均質(zhì)高效厭氧反應(yīng)器的研究，結(jié)果將十分有利于秸稈類資源豐富的地區(qū)推廣應(yīng)用沼氣能源.然而，秸稈干法發(fā)酵工藝關(guān)鍵的技術(shù)難點是原料的預(yù)處理，纖維素類底物降解效率將直接影響整個體系代謝平衡.對纖維素含量高的基質(zhì)粉碎處理及粉碎后的纖維顆粒粒徑是影響降解效率和提高產(chǎn)氣率的兩個重要因素［14-15］.通常纖維顆粒粒徑越小，產(chǎn)氣潛能越高.Angelidaki［16］和 Ahring等［17］發(fā)現(xiàn)將含纖維基質(zhì)和糞便混合預(yù)處理平均產(chǎn)氣率可增加17%.這種處理方法優(yōu)點在于操作成本低且處理效果較好，因此，應(yīng)結(jié)合物理、化學(xué)方法研究纖維素類底物高效降解技術(shù)或應(yīng)用生物學(xué)手段選育高效纖維素降解菌群提高預(yù)處理效率.生物菌劑預(yù)處理是解決纖維素類底物降解難的根本途徑，同時還具有成本低、易于操作等優(yōu)點.

3 關(guān)于機(jī)理和工藝研究的新思路及研究方法

解決黑龍江省冬季沼氣穩(wěn)定生產(chǎn)的根本途徑是將沼氣發(fā)酵微生物在低溫的環(huán)境中提高代謝活性，也就是從機(jī)理上實現(xiàn)低溫產(chǎn)甲烷菌群的生物強(qiáng)化，同時同與之相適應(yīng)的發(fā)酵工藝有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)內(nèi)部微生物的自身代謝過程同外控的發(fā)酵工藝運(yùn)行上達(dá)到相互統(tǒng)一、相互促進(jìn).

3.1 一種高效的生物質(zhì)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)

一種理想的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)要兼顧構(gòu)造簡單和成本低廉兩個因素，也就是盡可能地減少其他動力能源的消耗，如攪拌、輔助增溫.尤其是針對低溫地區(qū)，減少冬季增溫能耗是解決寒地沼氣應(yīng)用推廣的關(guān)鍵因素.此外，還應(yīng)考慮占地面積小并適合將來工廠化生產(chǎn).本研究基于以上設(shè)計參考為原則，提出了改進(jìn)的CSTR-IC復(fù)合厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，充分考慮微生物在反應(yīng)相上的分離，此外根據(jù)生物質(zhì)廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的具體特性要求，并結(jié)合物理學(xué)動力優(yōu)勢設(shè)計出此套復(fù)合反應(yīng)系統(tǒng)，并對此系統(tǒng)給出了可行的理論依據(jù)及研究前景.

如圖1所示，針對厭氧消化底物不同，對現(xiàn)有CSTR及IC反應(yīng)器進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，目的是適應(yīng)由于底物性質(zhì)不同而帶來的對于反應(yīng)器自身優(yōu)勢的限制，例如，考慮發(fā)酵物料濃度對提升動力的阻礙、回流強(qiáng)度對于整個系統(tǒng)攪拌作用的效果影響等等.對此復(fù)合發(fā)酵系統(tǒng)的研究具有以下3方面意義:(1)此復(fù)合系統(tǒng)集合了兩種工藝的優(yōu)勢，實現(xiàn)了沼氣發(fā)酵過程微生物相的分離，即水解、產(chǎn)酸段與產(chǎn)甲烷段，比現(xiàn)存的兩相工藝在反應(yīng)器本身的物理學(xué)、動力學(xué)方面占有更大的優(yōu)勢.(2)可進(jìn)行多尺度信息的過程調(diào)控，如微觀菌群代謝過程及VFAs代謝水平等，實現(xiàn)了更為主動的人工調(diào)控，使得發(fā)酵過程更有利于進(jìn)行定向調(diào)控.(3)引入改進(jìn)的IC反應(yīng)器，充分利用其自身的物理、動力學(xué)優(yōu)勢，完全依靠內(nèi)部氣流循環(huán)，增強(qiáng)傳質(zhì)作用，提高產(chǎn)氣率，并在很大程度上節(jié)省動力能源.

圖1 CSTR－IC復(fù)合厭氧發(fā)酵系統(tǒng)示意圖

這種復(fù)合發(fā)酵系統(tǒng)的優(yōu)勢主要有:(1)更為廣泛地處理各類畜禽糞便，并且對于整個發(fā)酵過程的動態(tài)平衡有更強(qiáng)的可控性.因為整個厭氧發(fā)酵過程是一個產(chǎn)甲烷菌群和非產(chǎn)甲烷菌群相互協(xié)同、相互制約的一個動態(tài)的平衡過程，任何一端出現(xiàn)失衡就會直接影響整個體系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這里的CSTR反應(yīng)器作為水解、酸化相，可人為通過對體系內(nèi)pH值、水力停留時間(HRT)、有機(jī)負(fù)荷、氧化還原電位(ORP)及抑制劑(四氯甲烷)等生態(tài)因子進(jìn)行調(diào)控，使得反應(yīng)體系產(chǎn)酸相的末端發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行定向轉(zhuǎn)化，只產(chǎn)生乙酸等能被產(chǎn)甲烷菌群高效利用的有機(jī)酸，而不產(chǎn)生對于產(chǎn)甲烷過程中的反饋抑制作用.這種調(diào)控對于不同的發(fā)酵原料具有十分重要的意義，由于不同畜禽糞便碳氮比不同，進(jìn)行水解、酸化的速率也有很大差異，這也正是現(xiàn)有混合批次發(fā)酵工藝所存在的最大局限性，尤其對于含高分子有機(jī)物或懸浮物廢液的發(fā)酵底物，可在很大程度上解決水解、酸化成為反應(yīng)平衡的限速步驟，有利于維持整個反應(yīng)體系處于動態(tài)平衡.(2)改進(jìn)的IC產(chǎn)甲烷相除自身所具有的物理學(xué)、動力學(xué)優(yōu)勢外，還具有IEC的優(yōu)點，即內(nèi)外氣體雙循環(huán)提高反應(yīng)體系的生物轉(zhuǎn)化效率.此外，由于其徑高比在1∶5～8之間，對于產(chǎn)生氣體可進(jìn)行深層過濾以利于減少其他廢氣的排出，這主要是由于甲烷氣體相比于其他氣體如二氧化碳(CO2)，硫化氫(H2S)等更不易于溶解于水，此外，由于產(chǎn)甲烷相沒有水解、酸化過程的競爭抑制作用，產(chǎn)甲烷菌群的代謝過程也比較穩(wěn)定.

通過對此復(fù)合發(fā)酵系統(tǒng)的研究，獲得以下研究結(jié)果:(1)對穩(wěn)定運(yùn)行的復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷菌群溫度梯度人工馴化，篩選出適低溫環(huán)境厭氧消化的產(chǎn)甲烷菌群.(2)得出使得反應(yīng)體系高效穩(wěn)定運(yùn)行的生態(tài)調(diào)控運(yùn)行參數(shù)，特別是基于兩相分離的有機(jī)調(diào)控策略及整個發(fā)酵過程功能菌群演替的規(guī)律.(3)對于整個復(fù)合體系進(jìn)行缺點改進(jìn)，并結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)要求優(yōu)化體系配置，為應(yīng)用推廣奠定基礎(chǔ).

3.2 低溫高效產(chǎn)甲烷菌群的選育及菌劑的開發(fā)

制約黑龍江冬季沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣率低的根本原因是參與代謝的微生物發(fā)酵菌群在低溫條件下活性低，難以維持水解、酸化和產(chǎn)氣間的動態(tài)平衡，導(dǎo)致厭氧發(fā)酵過程受到抑制或終止.厭氧消化主要有3個過程，分別是水解階段、酸化階段和產(chǎn)甲烷階段［18］，產(chǎn)甲烷菌群完成整個厭氧消化過程的最后一個環(huán)節(jié)，將H2/CO2、乙酸、甲醇等轉(zhuǎn)化為甲烷［19］.產(chǎn)甲烷菌群是一個很復(fù)雜的生物系統(tǒng)，目前已鑒定的產(chǎn)甲烷菌已有200多種，在分類學(xué)上屬于3個綱中的5個目［20］.產(chǎn)甲烷菌群的產(chǎn)氣過程是復(fù)雜菌群間的交替作用，尤其對厭氧環(huán)境要求十分嚴(yán)格，對低溫反應(yīng)也非常敏感，甚至?xí)淖兤錉I養(yǎng)物流、能流的再分配.目前厭氧發(fā)酵促進(jìn)劑多用于處理工業(yè)廢水產(chǎn)甲烷研究，如加入改善甲烷菌生活理化環(huán)境的木炭使工業(yè)污水的甲烷產(chǎn)氣量提高16%，而在農(nóng)村的沼氣推廣應(yīng)用上鮮有報道.

要從根本上解決寒地沼氣發(fā)酵問題，應(yīng)從選育嗜低溫產(chǎn)甲烷菌群的研究入手.低溫產(chǎn)甲烷菌群廣泛存在于深海、湖泊及常年低溫的生境中，由于自然選擇的作用，形成了一套適應(yīng)低溫環(huán)境的代謝機(jī)制，并在整個生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用.如偏低溫沼氣促進(jìn)劑由微生物混合菌劑輔以酒糟浸出液和微量的無機(jī)鹽成分組成增加營養(yǎng)元素，添加腐殖酸堿有利于提高沼氣的含量.因此，通過采集低溫環(huán)境下原始低溫菌群或在低溫下長期運(yùn)行的厭氧消化體系中污泥，進(jìn)行實驗室世代富集培養(yǎng)、人工代謝調(diào)控、基因工程等手段，達(dá)到對低溫產(chǎn)甲烷菌群的生物強(qiáng)化.最終篩選出適合低溫環(huán)境下進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)沼氣的高效復(fù)合產(chǎn)甲烷菌群，根據(jù)其生理生化特性形成菌劑并應(yīng)用于寒地沼氣生產(chǎn)并提高低溫發(fā)酵的快速啟動速率和產(chǎn)氣率.

4 展望與建議

目前，黑龍江在沼氣推廣應(yīng)用過程中確實遇到了一些由于低溫帶來的種種技術(shù)問題和障礙，但黑龍江未來沼氣能源的應(yīng)用仍有廣闊的發(fā)展前景.開發(fā)適用于寒地的生物質(zhì)廢棄物厭氧消化產(chǎn)沼氣應(yīng)用技術(shù)將有利于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向生態(tài)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，同時對降低環(huán)境污染具有重要意義.“低溫發(fā)酵”是制約北方農(nóng)村沼氣應(yīng)用重要的亟待解決的關(guān)鍵問題和技術(shù)瓶頸.應(yīng)加大科研投資力度、集中科研力量解決低溫條件下厭氧消化處理生物質(zhì)廢棄物的高效轉(zhuǎn)化，提高沼氣的單位產(chǎn)量，開發(fā)適合寒地沼氣應(yīng)用的新理論、新技術(shù)及新工藝.黑龍江省政府已將2009年作為農(nóng)村沼氣項目推進(jìn)年，爭取到國家各類沼氣項目資金1.3億，應(yīng)抓住機(jī)遇、乘勢而上，早日實現(xiàn)黑龍江沼氣能源的應(yīng)用推廣.

［1］ 丁維新，蔡祖聰.溫度對甲烷產(chǎn)生和氧化的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14(4):604-608.

［2］ LIER van J B，TILCHE E，AHRING B K，et al.New perspectives in anaerobic digestion［J］.Water Science and Technology，2001，43(1):1-18.

［3］ GIJZEN H J.Anaerobic digestion for sustainable development:a natural approach［J］.Water Science Technology，2002，45(10):321-328.

［4］ 陳秀蘭，張玉忠，高培基，等.渤海灣淺表海水中低溫蛋白酶適冷菌的篩選［J］.海洋科學(xué)，2000，24 (9):42-45.

［5］ 曾潤穎，趙晶.深海細(xì)菌的分子鑒定分類［J］.微生物學(xué)通報，2002，29(6):12-16.

［6］ MACE M A，LLABRES S.Anaerobic digestion of organic solid wastes:an overview of research achievements and perspectives［J］.Bioresource Technology，2000，74:3-16.

［7］ NIELSEN H B，ANGELIDAKI I.Codigestion of manure and industrial organic waste at centralized biogas plants:process imbalances and limitations［J］.Water Sciences and Technology，2008，58(7):1521-1528.

［8］ SHIN H S，HAN S K，SONG Y C，et al.Performance of UASB reactor treating leachate from acidogenic fermenter in the two-phase anaerobic digestion of food waste［J］.Water Res，2001，35:3441-3447.

［9］ ALVAREZ R，LIDEN G.Low temperature anaerobic digestion of mixtures of llama，cow and sheep manure for improved methane production［J］.Biomass and Bioenergy，2009，33:527-533.

［10］ PANDEY A.Aspects of fermenter design for solid state fermentation［J］.Process Biochem，1991，26: 355-361.

［11］ MACIAS-CORRAL M，SAMANI Z，HANSON A，et al.Anaerobic digestion of municipal solid waste and agricultural waste and the effect of co-digestion with dairy cow manure［J］.Bioresour Technol，2008，99(17):8288-8293.

［12］ PANDEY A.Aspects of fermenter design for solid state fermentation［J］.Process Biochem，1991，26，355-361.

［13］ TAO S，BEIHUI L，PENG L，et al.New solidstate fermentation process for repeated batch production of fibrinolytic enzyme by Fusarium oxysporum［J］. Process Biochem，1998，33:419-422.

［14］ PALMOWSKI L，MULLER J.Influence of the size reduction of organic waste on their anaerobic digestion［J］.Barcelona，1999，92(1):137-144.

［15］ PALMOWSKI L，MULLER J.Influence of comminution of biogenic materials on their bioavailability［J］. Muell Abfall，1999，31(6):368-372.

［16］ ANGELIDAKI I，AHRING B.Methods for increasing the biogas potential from the recalcitrant organic matter contained in manure［J］.Barcelona，1999，92 (1):15-18

［17］ AHRING B K，ANGELIDAKI I，JOHANSEN K. Anaerobic treatment of manure together with industrial waste［J］.Water Science Technology，1992，25: 211-218.

［18］ GUJER W，ZEHNDER A J B.Conversion processes in anaerobic digestion［J］.Water Science and Technology，1983，15:127-167.

［19］ ZINDER S H.Ecology，physiology，biochemistry and genetics［M］.New York:Chapman and Hall，1993: 128-206.

［20］ SHAN Liwei，F(xiàn)ENG Guiying，F(xiàn)AN Sanhong.Progress in genome and methonogenesis of methanogens［J］.Journal of Microbiol，1976，22:1313-1319.