水葫芦入侵分析及最新利用途径

水葫芦入侵分析及最新利用途径2019/11/9•主要内容•水葫芦基本介绍·生态特性•水葫芦入侵分析·入侵期·种群建立期·适应期·扩散期•水葫芦危害•水葫芦最新利用途径·在废水处理方面的利用·水葫芦叶蛋白提取·水葫芦沼气发酵制甲烷·水葫芦水解发酵制酒精水葫芦——基本介绍•学名：布袋莲•别称：水葫芦、凤眼莲、水凤仙、水荷花、水风信子、大水萍等•生态特性：•1、强大的繁殖能力•水葫芦兼有有性与无性两种繁殖方式，由于长期野生自然选择的结果，具有很强的无性繁殖能力，它通过匍匐枝增殖，在气温30℃下，5d就能形成一新株，重复行之，迅速分布水面；水葫芦进行有性繁殖时，每个花穗可结300~500粒种子，种子在水中休眠期可达15-20年，适宜条件下沿河岸水面波动线萌发生长。水葫芦速生快长，生物量大，通常情况每亩水面的水葫芦约有13万株，总重量可达18—30Ｔ。•引自：中国水葫芦危害_防治及开发利用_王一专水葫芦——基本介绍•2、较宽的生态位•水葫芦的广布性和适应性都是比较强的。水面和泥地均可生长。水葫芦现遍布我国华北、华东、华中和华南大部分省市河流，湖泊和水塘，福建沿海和两广地区几乎可全年生长，长江流域也可生长9个月左右。•2.1温度：•13℃越冬种株恢复生长•25~35℃植株生长加快分株迅速•35℃以上生长受到抑制•43℃以上大量死亡•秋冬7℃以上自然越冬•0℃以下受冻害死亡••漫谈水葫芦2.2含氮量水质较肥，每升含氮24.25mg的水池，水葫芦植株高大，茎叶肥厚，亩产鲜草40~50吨，而每升含氮2~3mg的瘦水塘，水葫芦植株矮小，根伸长，亩产鲜草仅10~15吨，而且水葫芦所含蛋白质也较低。引自：同氮营养水平对水葫芦根系活力的影响水葫芦——入侵分析•入侵期（引入和逃逸期）：•19世纪期间引入东南亚，1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植。•种群建立期（定居期）：•经过一定时间对本地气候、环境的适应和一定的种群数量的扩增积累后，开始归化为当地种。•适应期（停滞或潜伏期）：•水葫芦经过一定时期对当地气候、环境的适应，开始有一定的种群数量，但是通常并不会马上大面积扩散，而是表现为“停滞”状态。水葫芦的适应期相对木本植物段，这与他以无性繁殖有关。•扩散期：•水葫芦形成了适宜于本地气候和环境的繁殖机制，具备了与本地物种竞争的强大能力，种群扩张不可避免。由于大量种子进入成熟阶段，很容易借助一些外在的扩散条件，从而大肆传播蔓延，形成“暴发”，并导致生态和经济危害。水葫芦——危害•经济损失•生态结构•社会效益水葫芦——最新利用途径•在废水处理方面的利用•水葫芦叶蛋白提取•水葫芦沼气发酵制甲烷•水葫芦水解发酵制酒精……利用途径——废水处理•1、处理氮磷废水•当水力负荷（单位体积滤料或单位面积每天可以处理的废水水量）为0.14~1.00m3/(m2·d)，进水总氮、总磷的平均浓度分别为4.86mg/L和0.50mg/L时，水葫芦的生物量累积会增加31.56~42.89kg/m2，平均生物量增长率为0.27~0.38kg/(m2·d)。•引自：水葫芦在废水处理中的应用研究•2、处理有机废水•实验：•100t/d的小型水葫芦-水草人工湿地，用于再生浆造纸废水的处理，主要污染物BOD5、CODCr、SS的去除率分别可达到98%、93%和89%，处理水达标可用于农业灌溉。•引自：水葫芦在废水处理中的应用研究2019/11/9•3、处理含重金属的废水•水中重金属元素具有危害性大、不可降解等特点，水生高等植物所具有的富集能力，能从废水中吸收Zn、Pb、Co、Ni和Cu等离子，不仅可以净化水质，还能够对一些重金属进行回收利用。2019/11/9利用途径——叶蛋白提取•水葫芦干叶中粗蛋白含量为20.8%左右，且氨基酸组成比例适当，优于大米蛋白和大豆蛋白，非常适合用做饲料蛋白源，但其含水量高达95%左右。•加热法、氯化钙絮凝法、葡萄糖酸内酯絮凝法和直接发酵法•引自：葫芦叶蛋白提取工艺初步研究_吕富2019/11/9利用途径——沼气发酵制甲烷目前国内外的水葫芦厌氧发酵工艺：先将水葫芦固液分离，进行一系列的水葫芦渣干发酵、水葫芦汁常温、中温发酵的厌氧消化等。与传统石化柴油相比，生物柴油污染少，二氧化碳、硫化物、粉尘、一氧化碳、空气毒性物质和未燃烧的碳氢化合物等污染物排放量较低。引自：水葫芦沼气利用新工艺研究2019/11/9利用途径——水解发酵制酒精•浙江大学进行了水葫芦发酵制取燃料酒精的50L批式实验和500L半连续进料中试实验研究。以常压微波辅助稀酸预处理的水葫芦为底料，利用水葫芦微波水解液驯化的树干毕赤酵母和嗜鞣管囊酵母的混合酵母1∶1(V/V)，同时采用酶水解和发酵法制取燃料酒精。•（C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6•(C5H8O4)n+nH2O→nC5H10O5•C6H12O6→2C2H5OH+2CO2•3C5H10O5→5C2H5OH+5CO2•100g水葫芦的理论最大酒精产量为27.56g•引自：水葫芦水解发酵制取燃料酒精的中试研究