黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

doi:10.13304/j.nykjdb.2022.0175

中国农业科技导报 ›› 2023, Vol. 25 ›› Issue (1): 128-133.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0175

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黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

王颖¹(), 李珺², 马力通¹^,³^,⁴(), 曹晓冰⁵

^1.内蒙古科技大学化学与化工学院，内蒙古包头 014010
^2.内蒙古科技大学生命科学与技术学院，内蒙古包头 014010
^3.生物煤化工综合利用内蒙古自治区工程研究中心，内蒙古包头 014010
^4.内蒙古科技大学低阶煤炭碳中和实验室，内蒙古包头 014010
^5.内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头 014010

收稿日期:2022-03-08 接受日期:2022-08-03 出版日期:2023-01-15 发布日期:2023-04-17
通讯作者: 马力通
作者简介:王颖 E-mail：1950580513@qq.com；
基金资助:
国家自然科学基金项目(21766025);教育部“春晖计划”合作科研项目(2018042);内蒙古科技大学基本科研业务费专项资金资助（2022年度）

Effect of Fulvic Acid on Peat Biomethanation

Ying WANG¹(), Jun LI², Litong MA¹^,³^,⁴(), Xiaobing CAO⁵

^1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Inner Mongolia Baotou 014010，China
^2.School of Life Science and Technology，Inner Mongolia University of Science and Technology，Inner Mongolia Baotou 014010，China
^3.Inner Mongolia Engineering Research Center of Comprehensive Utilization of Bio-Coal Chemical Industry，Inner Mongolia Baotou 014010，China
^4.Laboratory of Low Rank Coal Carbon Neutralization，Inner Mongolia University of Science and Technology，Inner Mongolia Baotou 014010，China
^5.School of Energy and Environment，Inner Mongolia University of Science and Technology，Inner Mongolia Baotou 014010，China

Received:2022-03-08 Accepted:2022-08-03 Online:2023-01-15 Published:2023-04-17
Contact: Litong MA

摘要/Abstract

摘要：

为研究泥炭自有成分黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响，提升甲烷产量，在草本泥炭产甲烷发酵反应系统中分别加入0（CK）、5（T5）、10（T10）、50（T50）和100 mg·L^-1（T100）黄腐植酸，分析为期43 d发酵反应过程中的总产气量、日产气量、还原糖含量、挥发性脂肪酸（volatile fatty acids，VFA）含量和pH的变化规律。结果表明，CK处理的甲烷总产量为16.57 mL·g^-1，T5、T10、T50、T100处理的总产气量分别为21.23、15.55、15.30、11.45 mL·g^-1，其中T5处理的甲烷总产量最高，为CK的1.28倍。各发酵组均于第8或第9天达到产气峰值，其中T5处理在第9天达到1.81 mL·g^-1的产气量最高峰，是CK处理的1.70倍。且添加黄腐植酸可促进还原糖和VFA降解，同时使发酵系统的pH更适于产甲烷菌生存。综上所述，泥炭自有成分腐植酸中可溶于水的黄腐植酸对泥炭产甲烷具有显著促进作用。

关键词: 泥炭, 生物甲烷, 黄腐植酸, 还原糖, 挥发性脂肪酸

Abstract:

In order to study the effect of fulvic acid on peat biomethanation and produce more methane from peat， different contents of fulvic acid were added into the fermentation system of peat biomethanation， including 0 （CK）， 5 （T5）， 10 （T10）， 50 （T50） and 100 mg·L^-1 （T100）. The total gas production， daily gas production， reducing sugar content， volatile fatty acid （VFA） content and pH were determined during the 43 d fermentation process. The results showed that the total methane production of CK was 16.57 mL·g^-1， and the total gas productions of T5， T10， T50 and T100 treatment groups were 21.23、15.55、15.30、11.45 mL·g^-1， respectively. Among them， the total methane production of T5 treatment group was the highest， which was 1.28 times of CK. On the 8^th and 9^th day， the gas production of different fermentation groups reached the peak， and the T5 group reached the peak gas production of 1.81 mL·g^-1 on the 9 th day， which was 1.70 times that of the CK group. The addition of fulvic acid could promote the degradation of reducing sugar and VFA， and at the same time， the pH of the fermentation system should be suitable for the survival of methanogens. These results showed that the water-soluble fulvic acid in peat’s own component humic acid had a significant promoting effect on peat methane production.

Key words: peat, biomethane, fulvic acid, reducing sugar, volatile fatty acid

中图分类号:

S216.2

王颖, 李珺, 马力通, 曹晓冰. 黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响[J]. 中国农业科技导报, 2023, 25(1): 128-133.

Ying WANG, Jun LI, Litong MA, Xiaobing CAO. Effect of Fulvic Acid on Peat Biomethanation[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2023, 25(1): 128-133.

图/表 9

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试剂名称 Reagent name	纯度 Purity	生产厂家 Manufacturer
活性污泥 Activated sludge		包头市南郊污水处理厂 Baotou city south suburb sewage treatment plant
泥炭 Peat		吉林省敦化市吉祥泥炭开发有限公司 Dunhua Jixiang Peat Development Co.， Ltd.
黄腐植酸 Fulvic acid	优级纯 Guarantee reagent	合肥巴斯夫生物科技有限公司 Hefei BASF Biotechnology Co.， Ltd.
硫酸 Sulfuric acid	优级纯 Guarantee reagent	乌海市佳瑞米精细化工有限公司 Wuhai Jiaremi Fine Chemical Co.， Ltd.
乙酸 Acetic acid	优级纯 Guarantee reagent	天津市光复科技发展有限公司 Tianjin Guangfu Technology Development Co.， Ltd.
葡萄糖 Glucose	优级纯 Guarantee reagent	天津市大茂化学试剂厂 Tianjin Damao Chemical Reagent Factory
氢氧化钠 Sodium hydroxide	分析纯 Analytically pure	西陇科学股份有限公司 Xilong Scientific Co.， Ltd.
十二烷基硫酸钠 Sodium dodecyl sulfate	分析纯 Analytically pure	西陇化工股份有限公司 Xilong Chemical Co.， Ltd.

试剂名称 Reagent name	纯度 Purity	生产厂家 Manufacturer
活性污泥 Activated sludge		包头市南郊污水处理厂 Baotou city south suburb sewage treatment plant
泥炭 Peat		吉林省敦化市吉祥泥炭开发有限公司 Dunhua Jixiang Peat Development Co.， Ltd.
黄腐植酸 Fulvic acid	优级纯 Guarantee reagent	合肥巴斯夫生物科技有限公司 Hefei BASF Biotechnology Co.， Ltd.
硫酸 Sulfuric acid	优级纯 Guarantee reagent	乌海市佳瑞米精细化工有限公司 Wuhai Jiaremi Fine Chemical Co.， Ltd.
乙酸 Acetic acid	优级纯 Guarantee reagent	天津市光复科技发展有限公司 Tianjin Guangfu Technology Development Co.， Ltd.
葡萄糖 Glucose	优级纯 Guarantee reagent	天津市大茂化学试剂厂 Tianjin Damao Chemical Reagent Factory
氢氧化钠 Sodium hydroxide	分析纯 Analytically pure	西陇科学股份有限公司 Xilong Scientific Co.， Ltd.
十二烷基硫酸钠 Sodium dodecyl sulfate	分析纯 Analytically pure	西陇化工股份有限公司 Xilong Chemical Co.， Ltd.

原料 Raw material	添加物 Additive		甲烷产量 Methane production/（μmol·L^-1·d^-1）	参考文献 Reference
原料 Raw material	名称 Name	用量 Dosage/（mg·L^-1）	甲烷产量 Methane production/（μmol·L^-1·d^-1）	参考文献 Reference
泥炭 Peat			1 420	［3］
泥炭 Peat	苯甲醛 Benzaldehyde	3 000	2 997	［3］
泥炭 Peat			944	［4］
泥炭 Peat	CeCl₃	200	1 145	［4］
泥炭 Peat	YbCl₃	200	1 095	［4］
泥炭 Peat			1 720	本研究 This study
泥炭 Peat	黄腐植酸 Fulvic acid	5	2 203	本研究 This study

原料 Raw material	添加物 Additive		甲烷产量 Methane production/（μmol·L^-1·d^-1）	参考文献 Reference
原料 Raw material	名称 Name	用量 Dosage/（mg·L^-1）	甲烷产量 Methane production/（μmol·L^-1·d^-1）	参考文献 Reference
泥炭 Peat			1 420	［3］
泥炭 Peat	苯甲醛 Benzaldehyde	3 000	2 997	［3］
泥炭 Peat			944	［4］
泥炭 Peat	CeCl₃	200	1 145	［4］
泥炭 Peat	YbCl₃	200	1 095	［4］
泥炭 Peat			1 720	本研究 This study
泥炭 Peat	黄腐植酸 Fulvic acid	5	2 203	本研究 This study

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黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

Effect of Fulvic Acid on Peat Biomethanation

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图/表 9

参考文献 19

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Metrics

处理 Treatment	添加质量浓度 Adding mass concentration/（mg·L^-1）	添加量 Additive amount/mg
CK	0	0
T5	5	2
T10	10	4
T50	50	20
T100	100	40

处理 Treatment	添加质量浓度 Adding mass concentration/（mg·L^-1）	添加量 Additive amount/mg
CK	0	0
T5	5	2
T10	10	4
T50	50	20
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