沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响，以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料，用猪粪沼液在（35.0±0.5） ℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明，预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长，各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高（1.53%～24.47%和2.11%～52.48%），但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同，番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d，最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^-1，较未处理分别提升36.52%和26.33%；黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7 d，最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^-1，较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时，沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期（T₉₀缩短了3～8 d）。整体上，沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为：黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述，猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能，且最佳预处理时间为5～7 d。     

厌氧消化中秸秆预处理技术的研究现状

综述了秸秆类生物质在参与厌氧消化过程前的各种预处理技术，主要包括物理、化学、生物等预处理。这些技术对秸秆厌氧消化的产气效果有一定提升作用，但也存在一些局限性，如物理预处理方法耗能高、化学预处理方法可能造成污染。目前厌氧消化中冰冻预处理技术研究还较少，冰冻能够高效破坏木质素并促进纤维素水解，为秸秆高效利用提供了一个新的探索方向。     

不同生物预处理对芦竹和玉米秸秆及其厌氧消化性能影响研究

<正>木质纤维素类生物质复杂的结构及木质素的存在极大限制了原料在厌氧消化过程中的水解反应。预处理和贮存是木质纤维素生物质沼气工程中两个重要的上游环节。通过适当的预处理和贮存可以增加生物质的生物降解性,并有助于提高后续厌氧消化产甲烷性能。因此,开展原料预处理和贮存的研究对于厌氧消化技术的推广与应用具有非常重要的意义。论文对不同收获时期和不同固形物含量芦竹的青贮物化性能及其厌氧消化产甲烷性能进行了评价,研究了尿素添加对芦竹青贮及其厌氧消化特性的影响,并探讨了真菌预处理对玉米秸秆理化特性和产甲烷性能的影响。     

生物预处理耦合湿法储存对玉米秸秆产沼气性能的影响

秸秆储存是确保秸秆沼气工程原料稳定供应的有效手段，预处理是提高秸秆沼气化利用效率的有效方法。为促进秸秆沼气化利用，以玉米秸秆为研究对象，在短期浸泡、长期厌氧两种湿法储存过程中，分别添加沼液、牛粪、菌剂进行生物预处理，对比分析玉米秸秆成分和沼气产气性能的变化。结果表明，生物预处理耦合湿法储存，能有效提高玉米秸秆产沼气性能。当短期浸泡预处理储存时，随储存时间推移，各试验组纤维素、半纤维素含量逐渐降低，TS产气率逐渐提升；其中菌剂组产沼气性能最佳，储存20 d后TS产气率最高，达492.6 m³·t^-1,比对照组高18.78%。当长期厌氧预处理储存时，各试验组纤维素、半纤维素在储存前60 d降解较快、后期降解缓慢，TS产气率呈现先升后降的趋势，其中菌剂组产沼气性能最佳，TS产气率在第60天达到最高值522.1 m³·t^-1,较对照组增长60.89%;而沼液组、牛粪组TS产气率分别从第50天、第180天后低于对照组。因此，在秸秆沼气工程运行过程中，可结合实际情况选择合适的预处理储存方式，提高秸秆TS产气率。     

秸秆厌氧发酵产沼气技术研究进展

秸秆厌氧发酵生产沼气是其资源化利用的有效途径,但秸秆因其特殊的结构很难被消化。近年来,秸秆厌氧发酵技术引起了人们极大地关注。本文综述了秸秆预处理技术、秸秆厌氧干发酵技术、秸秆混合物料厌氧发酵技术等方面的最新研究进展,并分析了发展趋势,以期对今后研究方向的选择提供帮助。     

酸性预处理对生物质秸秆干式厌氧发酵的影响

[目的]探明酸性预处理对小麦秸秆干式厌氧发酵影响的内在机理。[方法]采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）等方法,对浓度1%硫酸预处理前后小麦秸秆中纤维结构的变化进行研究。[结果]酸性预处理使小麦秸秆纤维内部结构及其表皮层化学结构发生明显的变化,使得纤维素从木质素的包裹中释放出来,厌氧微生物能够接触到更多的纤维素,并可以对秸秆进行更有效的利用。[结论]纤维形态结构的变化是导致小麦秸秆干式厌氧消化产气量提高的内在原因。     

沼液养分和重金属农用安全风险分析(英文)

[目的]对沼液养分和重金属农用安全风险进行分析,以期为沼液的安全农用提供科学依据。[方法]对秸秆及粪便中温厌氧消化的沼液进行重金属养分分析,并利用不同类型和浓度的沼液进行种子发芽试验。[结果]物料的类型及配比、碱液预处理均对沼液的成分和性质产生影响。碱液预处理可降低沼液中的重金属含量,可提高氮、磷、有机质以及速效成分的含量。沼液中重金属的最高含量分别为镉 8.76 μg/kg,铬 52 μg/kg,铅 210 μg/kg,汞 0.512 μg/kg,砷 140 μg/kg,铜、锌的含量较高,分别可达 279 和 680 μg/kg,但均低于城镇垃圾农用限定标准值。种子在沼液中的发芽试验验证了 5%以下低浓度沼液的催芽作用,但盐胁迫作用使幼苗在沼液中的长期生长受到抑制。[结论]以粪便作为沼液发酵原料时应适当的控制其在进料中的比例或做重金属预去除;当沼液用作液肥以灌溉方式施入农田时,应经稀释或做除盐处理。     

沼液养分和重金属农用安全风险分析

[目的]对沼液养分和重金属农用安全风险进行分析,以期为沼液的安全农用提供科学依据。[方法]对秸秆及粪便中温厌氧消化的沼液进行重金属养分分析,并利用不同类型和浓度的沼液进行种子发芽试验。[结果]物料的类型及配比、碱液预处理均对沼液的成分和性质产生影响。碱液预处理可降低沼液中的重金属含量,可提高氮、磷、有机质以及速效成分的含量。沼液中重金属的最高含量分别为镉8.76μg/kg,铬52μg/kg,铅210μg/kg,汞0.512μg/kg,砷140μg/kg,铜、锌的含量较高,分别可达279和680μg/kg,但均低于城镇垃圾农用限定标准值。种子在沼液中的发芽试验验证了5%以下低浓度沼液的催芽作用,但盐胁迫作用使幼苗在沼液中的长期生长受到抑制。[结论]以粪便作为沼液发酵原料时应适当的控制其在进料中的比例或做重金属预去除;当沼液用作液肥以灌溉方式施入农田时,应经稀释或做除盐处理。     

秸秆厌氧发酵特性研究

我国秸秆资源十分丰富,但利用率不高,给自然环境和公共安全造成一定危害。秸秆厌氧发酵技术可将秸秆转化成清洁能源——沼气,并得到优质秸秆沼渣,能改善农村环境及能源消费结构,秸秆沼渣还田利用或开发成高附加值的有机肥和蔬菜栽培基质,可促进农业高质量发展。为优化秸秆厌氧发酵工艺,针对秸秆的质轻易上浮结壳、木质纤维素含量高不易厌氧消化等特性,结合工程实际中存在的一些问题,对秸秆的发酵浓度、预处理方式及其对厌氧产气的影响进行研究。结果发现,秸秆发酵浓度控制在6%～8%,温度控制在35℃,厌氧发酵之前进行兼氧水解预处理,且水解剂利用出料回流的沼液,大大提高了沼气的产量,优化了秸秆厌氧发酵工艺,对指导工程实践具有重大意义。     

厌氧消化对猪场废水中溶解性和颗粒态有机物的组成与性质的影响

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废水厌氧消化过程中的溶解性和颗粒态有机物组成与性质的变化,以评价厌氧消化对猪场废水可生化性的影响。[结果]随着猪场废水厌氧消化时间的延长,沼液水相的比紫外吸光度从初始值0.057提高到0.104 L·mg~(-1)·cm~(-1)。同时,亲水性有机物比例从初始的69.8%下降到16.2%。三维荧光光谱显示,随着厌氧消化的进行,可溶性有机物中腐殖酸等难降解有机物的特征峰增强,而易降解的蛋白类有机物特征峰明显减弱。不同厌氧时间的猪场沼液无论稀释与否,其颗粒态有机物(以化学需氧量衡量)水解率或溶解率(经12 h曝气处理)均较低,仅为-33.3%～28.6%。沼液中颗粒态有机物通过活性污泥吸附絮凝共沉降去除率也较低(-22.5%～19.4%)。[结论]猪场沼液中颗粒态有机物难于降解或靠活性污泥颗粒吸附絮凝共沉降而去除,且沼液中溶解性有机物结构随消化时间的延长趋于稳定,这2种因素是除猪场废水厌氧消化后氨氮含量较高、C/N严重失衡外,导致猪场沼液难以生化处理的另外重要原因。因此,适当缩短厌氧消化时间并在生化单元前端增加深度去除悬浮物(SS)单元是提高沼液后期生化处理效果的重要手段。     

不同黄贮预处理对水稻秸秆干法厌氧发酵特性的影响

针对长三角水源区高C/N水稻秸秆干法厌氧发酵产气效率低的问题,利用自制全自动不锈钢发酵罐装置,探索了不同黄贮预处理技术对厌氧发酵效率的影响,并从预处理前后物料结构变化与降解效果方面对秸秆产沼机理进行了初探。结果表明,在发酵物料C/N为50的条件下,8 mg·L~(-1)Ca(OH)_2的稀碱处理组和稀释20倍沼液的微生物处理组产气效果最佳,单位干物质产气量分别达407 L·kg~(-1)VS与397 L·kg~(-1)VS,总产气量分别是对照组的1.64倍和1.59倍,可以达到最佳C/N条件下的80%～115%,表明适宜的预处理方式可在一定程度上解决因氮源不足造成的产气效率低下问题。两种预处理方式均可使水稻秸秆表面蜡质层、颗粒物与丝状物分解,进而提高纤维素类物质降解效率。研究表明,稀碱预处理可缓冲发酵前期酸化对产气的抑制作用,沼液处理组可显著提高发酵初期沼气中的甲烷含量,但所需预处理时间相对较长,约为稀碱预处理的4倍,工程应用中可根据实际需求选择适合的预处理方式。     

堆肥预处理对生物质厌氧消化特性的影响

[目的]探索通过生物预处理提高富含纤维素、木质素等难降解成分原料厌氧消化的产气率的最佳工艺和生物学特性。[方法]利用好氧堆肥的方式对生物质进行预处理,研究预处理对厌氧消化过程中产气率、甲烷含量、pH值、水解酶活性和COD去除率等特性的影响。[结果]经过3～6d的堆肥预处理,厌氧消化产期率明显提高,气体中甲烷含量达到70%,对提高COD去除率和原料中各种水解酶活性等均有明显促进作用。[结论]生物质堆肥预处理的最佳时间为4～5d。堆肥预处理可通过提高厌氧消化原料的初始温度和各种水解酶的活性,明显提高生物质厌氧消化过程中沼气产气率。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气的研究进展*

本文针对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气的研究及应用情况,以及应用过程中存在的问题及对策等方面进行了阐述,以探讨废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气的可行性和工程应用前景,废弃花卉秸秆作为优质的沼气发酵原料,具有较大的开发利用价值,其沼气化利用在未来将是一个重要利用方式。     

黑龙江省水稻秸秆厌氧发酵制取沼气的主要工艺条件研究

研究了发酵温度、水稻秸秆的预处理状态、接种物与原料的不同配比、发酵液酸碱度等主要工艺条件对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响。设计了自动加热恒温系统,对秸秆进行了氨化处理,进行了接种物与原料不同配比、发酵液不同pH值等一系列试验,试验结果表明接种物与原料比例为1：1,发酵液pH值为7．0左右时候,产气效果好,效率高。     

菌渣厌氧发酵制取沼气研究

以酒糟菌渣为原料,在实验室内利用自行设计的发酵装置进行了批次发酵试验,探讨了菌渣厌氧发酵的产沼潜力及影响因素,并在农户沼气池内进行了应用试验。结果表明:菌渣经过适当处理可实现高效发酵产出沼气,原料产气率可达0.133 m3/kg干物质,产气潜力约为秸秆的一半,但菌渣产沼气具有预处理方式简便、启动迅速等优点。菌渣产沼气的最佳参数为:将菌渣和牛粪以7∶3的配比(以干物重计)制作发酵原料,发酵原料、沼液、水以5∶3∶2的比例(按重量计)混合,堆沤预处理3~5 d后,投入发酵装置,添加10%的鸡粪沼液为接种物启动发酵。菌渣用于农户沼气池发酵产气可行,气温较高的季节可满足农户日常生活所需,应用时宜采取分批进料方式。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类（H2O2、H2SO4、NaOH）、预处理剂浓度（2%、4%、6%）及牛粪与水稻秸秆物料比 （1∶1、2∶1、4∶1）对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2% H2O2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为3980 mL·g-1,发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。