多元混合物料协同厌氧消化产甲烷性能研究

为研究农牧废弃物多元混合物料协同厌氧消化对产甲烷性能的影响,文章以牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆为发酵原料,分别设定了单一原料、两种及3种混合原料发酵组,在中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%条件下进行厌氧消化实验。结果表明:混合厌氧消化的协同作用贡献率为25.84%~39.83%,显著提高了产甲烷能力。三物料混合厌氧消化产甲烷性能明显优于两种混合物料,当牛粪、蔬菜废弃物和玉米秸秆VS混合比例为1∶0.4∶0.6时,累计甲烷产量达到最大值20713 m L,比其他单一物料和混合物料厌氧消化甲烷产量提高了11.86%~23.65%。修正的Gompertz方程能较好反映物料厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9872~0.9986之间。该研究结果可为农牧废弃物多元混合物料厌氧消化产沼气工程提供参考。     

接种量对农牧业混合原料干发酵产气性能的影响

为了更高效、环境友好化地利用甘肃省玉米秸秆和甘蓝尾菜等生物质资源,文章研究接种量对混合原料干发酵过程产气性能与启动速度的影响。试验在中温(37℃±1℃)TS为20%条件下,不同数量接种污泥与牛粪玉米秸秆或牛粪甘蓝菜叶混合后的干发酵过程,监测了接种量分别为20%,30%,40%时pH值、氨氮含量、日产气量、甲烷含量、累计产气量和累计产甲烷量等参数变化。结果表明:当接种污泥与牛粪玉米秸秆混合时,接种量40%的混合原料干发酵累计产气量最高,为207.46 L,平均甲烷含量52.2%,日最高产气量为11.76 L,日平均容积产气率为1.09 L·L^-1;当接种污泥与牛粪甘蓝叶混合时,接种量为30%的混合原料干发酵累计产气量最高,为159.96 L,平均甲烷含量47.8%,日最高产气量为8.90 L,日平均容积产气率为0.84 L·L^-1;除20%接种量与牛粪玉米秸秆混合试验组第3天才开始产气外,其余干发酵均在第1天就开始产气;由于接种污泥的缓冲作用,所有厌氧干发酵过程中氨氮含量一直低于1500 mg·L^-1,没有发生厌氧反应被抑制的现象。混合原料恒温干发酵可以实现生物质资源更合理的应用。     

不同固体浓度青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气性能研究

为考察青贮秸秆与牛粪的混合厌氧发酵条件,文章研究了3种不同总固体浓度(10%,12%和14%)对二者中温发酵产沼气性能的影响,并用修正Gompertz模型对其产气过程进行动力学拟合。结果表明,总固体浓度为12%时的沼气产量和品质均高于另外2种固体浓度,该条件下的发酵液p H值,VFAs,COD和NH+4-N浓度变化有利于沼气发酵。用修正Gompertz模型能很好地拟合累积产甲烷量随时间的变化,拟合得到3个试验组的最大产甲烷速率分别为211.12,345.31和210.93 m L·d-1。说明TS 12%时的青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气效果最佳。     

不同添加剂对青贮玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响

农作物秸秆是沼气生产的主要原料,但因其季节性收获特点,必须合理储存才能为沼气全年生产提供高质量原料。为探索不同储存条件下青贮玉米秸秆的产沼气潜力,文章研究比较了干黄秸秆(DC)、青贮秸秆(无添加剂,ME)和3种添加剂青贮秸秆(纤维素酶CB、布氏乳杆菌LB、异常毕赤酵母PA)在中温(37℃±1℃)条件的厌氧发酵特性和产沼气性能,并通过修正Gompertz模型比较产沼气潜力。结果表明,各青贮组的产气量及产甲烷量有所不同,但在整体上青贮对玉米秸秆产气特性的保存有积极作用。青贮过程并没有降低玉米秸秆的厌氧消化产气特性,甚至在产气和产甲烷等方面还略有提高。通过Gompertz方程的拟合,CB组最大产气量约为176.10 L,最大产甲烷速率约为6.38 L·d~(-1),延滞期约为12 d,厌氧消化试验综合效果最佳。     

作物秸秆厢式厌氧消化反应器设计及试验研究

目前,以作物秸秆为原料的沼气工程中存在预处理能耗高、料液分层结壳、混合不均匀、出料困难等问题.该研究采用了自行设计的厢式厌氧消化反应器(CADR),测定了玉米秸秆在中温条件下的沼气产量、甲烷含量以及pH的变化情况.结果表明:玉米秸秆未经C/N调节,只经过简单切割和沼液浸泡两步预处理,即可进行有效的厌氧消化,30 d后进人满负荷运行阶段的产气量为19.94 L·d-1,原料TS产气率为0.495 m3· kg-1,比常规粉碎批式厌氧消化产气率提高了30.75％,pH稳定在6.5 ～7.2之间.采用CADR处理玉米秸秆,启动快速、运行稳定、产气率高.     

番茄茎叶与牲畜粪便协同厌氧消化性能研究

为确定番茄茎叶与牲畜粪便混合物料的协同作用对厌氧消化产甲烷的影响,文章研究了中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%时,牛粪或猪粪与番茄茎叶按挥发性固体比例(1∶0,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,0∶1)混合厌氧消化产甲烷性能。结果表明:添加高比例的牲畜粪便对甲烷产量具有明显的协同促进作用。当牲畜粪便与番茄茎叶混合比例为3∶1时,甲烷产率和累计甲烷产量达到最大值,猪粪混合组分别为294.41 mL·g~(-1) VS和16087mL,较牛粪混合时分别提高了23.84%和10.79%。牛粪或猪粪与番茄茎叶混合厌氧消化协同作用值分别为-9.97%~25.48%和-7.05%~20.34%,混合比例为1∶3时产生了拮抗作用,甲烷产量分别降低了9.97%和7.05%。修正的Gompertz方程能较好反映物料混合厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9855~0.9989之间。     

变温条件下牲畜粪便与秸秆混合发酵研究

试验研究了温度不断变化条件下牲畜粪便与秸秆按不同干物质比例(质量比为1:1,2:1,3:1)混合发酵的产气速率、产气量情况.结果表明,其最佳配比分别为:猪粪:玉米秸秆为2:1、牛粪:玉米秸秆为1:1、猪粪:小麦秸秆为3:1、牛粪:小麦秸秆为1:1.温度较低时,适合用牛粪与秸秆混合作为发酵原料;温度较高时,适合用猪粪和秸秆作为发酵原料.温度变化对沼气产气量的影响显著,特别是温度日均降幅达3～5℃以上时,往往对产气量造成严重的影响,甚至于停止产气.     

湿贮存对玉米秸秆厌氧消化性能的影响

文章以华北地区和东北地区的玉米秸秆为原料,经前期原料特性分析及沼气发酵潜力的对比研究,分别进行实验室规模和工业规模湿贮存试验,研究湿贮存对原料产气潜力的影响并通过修正Gompertz模型进行动力学分析。研究结果表明,湿贮存可明显提高玉米秸秆厌氧发酵日均产甲烷峰值和甲烷含量。两个地区的玉米秸秆的沼气累积净产量分别为395 m L·g-1VS和396 m L·g-1VS,经过湿贮存60天的玉米秸秆品质较佳,沼气累积净产量分别提高7.5%和14.7%;在青贮壕内湿贮存365天的玉米秸秆品质明显降低,沼气累积净产量降低了23%。采用修正Gompertz方程能够较好模拟湿贮存前后玉米秸秆厌氧消化性能。因此玉米秸秆的高效湿贮存是其沼气工程高效稳定运行的前提。     

低温驯化污泥对寒区猪粪沼气发酵的影响及其工程示范

为研究寒区猪粪厌氧发酵产沼气时接种低温驯化污泥对反应体系发酵产气的影响,笔者进行了低温污泥的驯化培育,低温污泥(10℃和15℃)与传统中温污泥(约30℃)在低温条件下的发酵产气对比试验,以及低温驯化污泥的现场工程投加示范。实验结果显示,随着驯化时间的延长,低温污泥的容积产气率和CH4含量都随之增加,并以15℃的驯化效果较好;低温驯化后,污泥中厌氧发酵菌群依然保持较好的生长活性;在10℃和15℃下的猪粪厌氧发酵过程中,经过驯化培育的低温接种污泥与传统中温接种污泥相比,容积产气率、总产气量以及甲烷含量都较高;工程现场投加1%低温驯化污泥后,容积产气率都维持在0.2 m3·m-3d-1以上,最高达0.35 m3·m-3d-1。通过以上结果可知,接种低温驯化污泥可以提高低温环境下厌氧发酵的沼气产量和产率,并具有经济可行性和实际效益。     

玉米秸秆与牛粪混合原料的沼气发酵试验

本试验设置牛粪与玉米秸秆三种配比进行沼气发酵,在保持相同温度、浓度和碳氮比的条件下,对比各处理在发酵过程中的产气量、甲烷含量及硫化氢含量的变化情况.结果表明:牛粪中所加的秸秆越少,其产气总量和甲烷含量就越高,大小顺序为:处理Ⅲ>处理Ⅱ>处理Ⅰ,纯秸秆原料也能产气,但发酵慢、产气量较低.在三种处理中以15%秸秆+85%牛粪的原料配比相对较好.     

微量元素对玉米秸秆厌氧发酵产沼气及辅酶F_(420)的影响

以玉米秸秆为厌氧发酵基质,以微量元素Fe、Co、Ni混合液为添加液,研究中温条件下微量元素的添加对玉米秸秆厌氧发酵产沼气及辅酶F420活性的影响,探讨添加频次与产气效果的关系。结果表明:添加微量元素试验组的累积产气量和产气率稳定性优于未添加试验组;微量元素的添加频次不同,其产气效果也不同;当微量元素混合液中Fe、Co、Ni的浓度为1.0、0.1、0.2mg/L时,每天添加微量元素的试验组产沼气效果最佳,比未添加组累积产气量提高23%,TS、VS降解率分别提高16.1%和22.3%,辅酶F420含量高峰值显著提高。本研究为提高玉米秸秆厌氧发酵的产气效果提供了依据。     

储藏方式对玉米秸秆厌氧发酵产沼气的影响北大核心

要实现农作物秸秆厌氧发酵产沼气的规模化、可持续利用,就需要考虑秸秆的储藏问题。试验比较了新鲜、堆沤、冷藏和风干不同储藏处理的玉米秸秆厌氧发酵产沼气效果。结果表明,四组样品中,堆沤处理的产气效果最好,TS产气率和甲烷产率比鲜样分别提高了22.02%和25.33%,风干样产气效果和鲜样基本一致,冷藏处理的产气效果最差,TS产气量和产甲烷量比鲜样下降了22.37%和26.60%。说明玉米秸秆的储藏方式会对厌氧发酵产沼气的效果产生影响。     

酸化处理提高玉米秸秆厌氧消化性能及其优化研究

为了提高木质纤维素的水解效率,酸化相的出料被用来提高玉米秸秆的厌氧产甲烷性能,文章利用单因素方法考察了原料负荷、酸化时间和接种量对挥发酸浓度(VFAs)的影响,采用响应面方法对玉米秸秆酸化相水解产酸构建二次回归模型进行优化,然后将酸化相出料接种厌氧污泥后进行产甲烷试验,比较酸化后玉米秸秆的甲烷产率,得出挥发性脂肪酸产率和甲烷产率关系的数学模型。结果表明,酸化时间为5 d,接种比为6,有机负荷为50 g TS·L~(-1)时产酸效果最优,VFAs产率为270. 50 mg·g~(-1)TS。3个因素对VFAs产率的影响依次为接种比有机负荷酸化时间。在最优酸化条件下甲烷相出料的系统稳定性好,甲烷产率为285. 97 m L·g~(-1)TS,比未处理组提高了81. 52%,回归性分析结果表明甲烷产率与VFAs产率有较高的相关性。因此,水解酸化可以明显提高木质纤维素的降解效率和甲烷产率。     

牛粪添加量对餐厨垃圾厌氧消化的影响

文章以餐厨垃圾和牛粪为原料,在餐厨垃圾16 g VS·L~(-1)的条件下,添加牛粪调节原料中餐厨垃圾与牛粪VS质量比为3∶1,2∶1,1∶1,1∶2和1∶3进行混合发酵,研究牛粪添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程和产气效果的影响。结果表明,单独厌氧消化时,餐厨垃圾沼气产率和甲烷产率均显著高于牛粪。混合发酵时,消化过程中pH值先下降后上升,随着牛粪添加比例的提高,pH值下降程度变小,恢复上升速度加快;甲烷产量显著上升,但甲烷产率显著下降。餐厨垃圾和牛粪混合消化的甲烷产量均高于对应质量餐厨垃圾和牛粪单独厌氧消化产量之和,当牛粪的添加比例为2∶1时,甲烷产量提高效果最显著,提高率达到52.4%。可见,添加牛粪与餐厨垃圾进行混合厌氧消化可以增强消化体系的稳定性,提高厌氧消化效率。     

鸡粪与玉米秸秆混合“干-湿两相”厌氧发酵启动研究

目前我国的厌氧发酵沼气工程多是单一物料和单相发酵,产气效率不高。针对这一问题,试验利用干发酵和湿发酵各自优势,研究了两相厌氧反应器对玉米秸秆和鸡粪不同配比情况下厌氧发酵的启动过程。产酸相选用TS浓度20%的干发酵,产甲烷相选用TS浓度3%的湿发酵,发酵温度均为37℃±1℃。试验结果显示两相反应器均能较快完成启动。产酸相启动试验中纯秸秆组、混合组和纯鸡粪组的产酸相停留时间(HRT)分别为4天,6天和9天。产甲烷相启动试验中纯秸秆组、混合组和纯鸡粪组的产甲烷相启动时间分别为23天,21天和15天。     

鸽粪中温发酵产沼气潜力的实验研究

文章将鸽粪作为发酵原料,在30℃±0.2℃恒温槽水浴条件下,以全混合批量式发酵的方法产沼气。实验结果表明,鸽粪是较为良好的发酵原料,其TS产气率和VS产气率分别为486 m L·g-1和631 m L·g-1。与其他原料相比,分别是鸡粪的1.56倍,兔粪的1.08倍,猪粪的1.15倍。运用一级动力学的相关原理和修正后的Gompertz方程进行计算机拟合,分析了整个鸽粪厌氧消化周期中的产沼气规律。     

奶酪乳清、牛粪和菌糠厌氧共消化产甲烷性能

文章以奶酪乳清、牛粪和菌糠为底物,对3种原料进行不同混合配比,研究不同混合比例下厌氧共消化产甲烷性能。试验结果表明:奶酪乳清与牛粪混合比为85∶15时得到最大甲烷产率为313±11 mL·g^(-1 )VS,奶酪乳清的添加会促进牛粪的产甲烷性能,而牛粪的少量添加亦能提高奶酪乳清的产甲烷性能;奶酪乳清与菌糠混合比为15∶85时得到最大甲烷产率为722±16 mL·g^-1VS,菌糠的添加能够提高奶酪乳清的产甲烷性能,而奶酪乳清的添加对菌糠厌氧消化有一定的抑制作用;牛粪的少量添加能够促进菌糠的厌氧消化性能,并在混合比15∶85时实现最大甲烷产率为773±16 mL·g^-1VS;当3种原料混合共消化时,在奶酪乳清、牛粪和菌糠混合比为10∶10∶80下,实现最大甲烷产率为763±12 mL·g^-1VS。     

外源重金属对猪粪厌氧发酵产气特性的影响北大核心

文章针对当前畜禽粪便中重金属含量较高的问题,研究外源添加重金属对厌氧发酵的影响,旨在为我国沼气工程的健康、稳定运行提供一定的科学依据。以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,通过监测沼气产量及甲烷含量,研究外源添加重金属Cu,Zn,Cr对猪粪厌氧发酵产气特性的影响。通过试验研究,得出如下结论:在添加外源重金属Cu和Cr的沼气发酵中,随着发酵反应中重金属Cu含量增大总产气量减少,甲烷含量降低;在添加外源重金属Zn的沼气发酵中,外源Zn可促使产气高峰提前,可提高甲烷含量。     

污泥驯化对苎麻废弃物厌氧消化产沼气的影响

在中温(35℃)条件下对苎麻废弃物进行厌氧消化试验,比较污泥驯化与否对厌氧消化体系的产气量和甲烷含量的影响。结果表明,未经污泥驯化,苎麻废弃物展现出厌氧消化可行性,经过污泥驯化后,厌氧消化产气速率提升,产气缓滞期得到明显缩减或消除,原料产甲烷潜力达到44 mL·g^-1鲜料,即194 mL·g^-1TS。其中,日产沼气和日产甲烷高峰期从2天延长至6天。此外,采用驯化后的污泥,CH_4百分比在5天内迅速上升至55%,并在后期一直稳定于60%左右,表明污泥驯化使苎麻废弃物厌氧消化过程得到了较大促进。     

搅拌频率对粪秸高含固率连续产甲烷反应器启动性能的影响

为实现粪秸清洁化、高效化厌氧产甲烷,试验在自制的纤维质物料高含固率连续产甲烷反应器中,以油菜秸秆和牛粪为原料,在中温条件(37℃±1℃)下研究了2个搅拌频率(8 r·min~(-1)和35 r·min~(-1))对该反应器启动阶段产甲烷效率的影响。结果表明,在仅添加牛粪和出料回填的条件下,低频率搅拌反应器(R1)和高频率搅拌反应器(R2)均能在5 d后稳定产气,产甲烷效率没有显著差异。在牛粪和秸秆混合进料、含固率分别为10%和15%的条件下,低搅拌频率会提高反应器甲烷产率,且会使物料在反应器内产生更加明显的空间异质性,反应器上部VFAs浓度显著高于下部。当TS=10%,进料VS为0.46 kg·d~(-1)时,R1的平均比甲烷产率和容积甲烷产分别为123.54 L·kg~(-1)VS_(added)和1.13 L·d~(-1),比R2高11.08%和10.78%;当TS=15%,进料VS为0.69 kg·d~(-1)时,R1的平均特殊甲烷产率和容积甲烷产率分别为94.84 L·kg~(-1)VS_(added)和1.31 L·d~(-1),比R2高11.68%和11.82%。上述研究结果为该反应器利用粪秸在高含固率条件下实现快速启动和高效产甲烷提供了理论依据和工艺参数。