柑橘渣和茶渣共发酵产甲烷及动力学特性

文章针对四川省农产品加工业中产生的柑橘渣和茶渣再利用效率低的问题,采用批次厌氧发酵工艺,在中温(37℃±1℃)条件下,研究了基于挥发性固体不同混合比(10∶0,7∶3,5∶5,3∶7和0∶10)的产甲烷过程,通过分析产甲烷效率和物料分解效率,比较了不同混合比物料的产甲烷特性;采用Modified Gompertz模型分析了产甲烷动力学,以期为两种有机固体废弃物的高效化产甲烷提供可靠的工艺参数。结果表明,单一的柑橘渣和茶渣均能正常产甲烷,但混合物料能产生显著的协同效应,甲烷产量和底物分解效率均显著高于单一物料;当柑橘渣和茶渣混合比例为5∶5时,物料的总固体分解率、挥发性固体分解率、原料甲烷产率和容积甲烷产率均最高,分别为58.81%,75.29%,143 mL·g~(-1)VS_(added)和0.48 L·L~(-1)d~(-1)。根据动力学分析结果,延滞期(λ)随茶渣添加量的增加而延长,具有较高甲烷产量的混合比物料(5∶5)的水力停留时间为7 d。     

能源草单独厌氧发酵产气性能研究

以柳枝稷、荻和杂交狼尾草为原料,采用批式中温厌氧消化工艺,研究不同能源草的原料特性及厌氧发酵性能。研究结果表明:不同能源草品种其原料特性和产气性能差别较大,并且这种差别与能源草的生长阶段有关。这几种能源草发酵过程中的平均甲烷含量为51%~52%,产甲烷率为214~288 mL·g-1VS,其中杂交狼尾草的产气率要高于柳枝稷和荻,其挥发性固体的最高产气率和产甲烷率分别为552 mL·g-1VS和288 mL·g-1VS,比柳枝稷的产气率和产甲烷率分别高24%和26%。该研究可为筛选适宜厌氧发酵的能源草品种提供参考。     

基于TRIZ理论的秸秆好氧-厌氧联合发酵特性研究

应用TRIZ理论设计秸秆好氧-厌氧联合发酵工艺,并研究不同供气方式及加入菌剂对其发酵特性的影响。结果表明:经过好氧发酵后,各组的木质纤维素降解率均有不同程度的提高,曝气混菌组的木质纤维素降解率最高,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为46.3%、40.4%和8.2%。利用修正的Gompertz方程和一级反应方程对累积产甲烷量的拟合结果较好,R2均大于0.97,曝气混菌组累积产甲烷量的试验值可达294.38 m L/g,利用两个方程拟合数值分别为279.58 m L/g和320.11 m L/g,而经巴斯维尔公式计算得到的理论产甲烷量为424.7 m L/g,曝气混菌组的试验值仅为理论产甲烷量的69%左右,仍有31%左右的物质没有被降解,因此巴斯维尔公式对惰性物质含量较高的物质理论计算结果偏高。好氧敞口组、曝气木酶组、曝气黑曲霉组、曝气混菌组及搅拌混菌组总挥发性固体降解率分别比直接厌氧发酵组高15.99%、35.47%、37.99%、54.68%和40.92%,曝气供氧方式的效果优于搅拌供氧,曝气供氧方式下添加混菌的效果优于添加单一菌种。     

不同配比牛粪与作物秸秆混合发酵的产气潜力研究

采用恒温厌氧发酵装置,在35℃和TS为8％的条件下,研究奶牛粪、肉牛粪与稻草、玉米秸秆、麦秆分别在1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1五种不同配比下混合发酵的产气效果.试验结果表明:在相同条件下,麦秆与奶牛粪以1∶9混合发酵的累计产气量最高,为13245 mL,最低的是麦秆与肉牛粪以1∶9的混合配比,仅5585 mL.而稻草与奶牛粪以3∶7混合配比的总甲烷含量最高,达6573mL,占总产气量的52％,最低为麦秆与肉牛粪以1∶9混合配比,仅2565 mL,占总产气量的46％.稻草、玉米秸秆、麦秆与奶牛粪、肉牛粪混合发酵时,其混合配比决定着总产量与甲烷含量,且与发酵周期的长短有关,另外pH值对厌氧发酵也有重要影响.     

不同配比牛粪与农村生活废弃物混合发酵的产气潜力研究北大核心

在恒温35℃和发酵液TS为8%的条件下,研究了不同配比(TS质量比分别为1∶9,3∶7,5∶5,7∶3和9∶1)奶牛粪和果蔬废弃物、奶牛粪和餐厨垃圾以及肉牛粪和果蔬废弃物混合发酵的产气效果。结果表明,累计产气量和TS产气量最高的是配比为5∶5的奶牛粪和餐厨垃圾,分别达20702 mL和259 m L·g^(-1),最低的则是配比为3∶7的奶牛粪和餐厨垃圾,分别仅为1173 m L和15 m L·g^(-1)。发酵过程中牛粪与生活废弃物以5∶5,7∶3和9∶1配比混合发酵的pH值均维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵累计产气量均较高;而配比为1∶9和3∶7时,发酵过程中pH值几乎均低于5.5,厌氧发酵受到明显抑制。因此,在牛粪与生活废弃物混合发酵时,增加牛粪比例可提高厌氧发酵的累计产气量和发酵液中pH值的稳定性。     

沼液回流比与有机负荷对秸秆厌氧发酵特性的影响

以混合秸秆为唯一原料,混合接种瘤胃液与污泥,在半连续固态进料反应器中研究不同回流比和有机负荷组合对甲烷产率、发酵特性的影响。结果表明,在6个阶段中,当有机负荷(OLR)为4 g/(L·d),回流比为1∶1时,甲烷平均产率达到了768 m L/(L·d);单位秸秆TS产甲烷量为202 m L/g,具有明显成本优势。当OLR升高到6 g/(L·d)时,VFA积累明显,丙酸质量浓度高达6.54 g/L,并且出现丁酸的积累;该阶段氨氮质量浓度明显升高,达到了632.51 mg/L。固渣中纤维素和半纤维素在第2阶段降解程度最高,降解率达到了88.81%,而水解酶活和产甲烷效率的变化相关。通过三维荧光光谱分析,发现沼液中类酪氨酸产物、辅酶F420及腐殖酸类有机物的变化受回流比和有机负荷的影响,能直接反映产甲烷和发酵特性,而且腐殖酸类物质的积累是产甲烷作用受到抑制的重要原因。因此,合适的回流比和有机负荷对秸秆沼气工程长期稳定运行尤为关键。     

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。     

牛粪与餐厨废弃物混合比例对厌氧发酵产氢的影响

为了提高厌氧产氢菌利用复杂原料产氢的能力和稳定性,在35℃条件下,采用批式试验,考察了牛粪与餐厨废弃物混合比例对混合厌氧发酵产氢的挥发性固体产氢率、pH值、液相末端产物组成和挥发性固体去除率等发酵特性的影响.试验结果表明,当牛粪与餐厨废弃物比例接近时,体系pH值维持在5.5左右,丁酸为主要液相末端产物,二者以40:40混合时,挥发性固体产氢率和挥发性固体去除率均达到最大值,分别为17 mL/g和27.9％;当底物以餐厨废弃物为主时,体系pH值在4.0以下,乙醇为主要液相末端产物,不产氢;当牛粪为主要底物时,体系pH值在6以上,乙酸为主要液相末端产物,产氢率低.     

鸡粪和餐厨垃圾中温厌氧发酵产甲烷特征及动力学

文章对鸡粪和餐厨垃圾中温厌氧发酵的产气特性和产甲烷动力学进行研究。鸡粪和餐厨垃圾按照混合比例(以VS计)为2∶1,1∶1和1∶2进行发酵,以鸡粪单独发酵和餐厨垃圾单独发酵为对照试验,底物浓度为15 gVS·L~(-1)。结果表明:鸡粪较少时(鸡粪与餐厨垃圾之比为0∶1,1∶2和1∶1)出现酸化,产甲烷的延迟期较长。甲烷产率和有机物去除率均随餐厨垃圾占比的增加而增大,餐厨垃圾单独发酵时最高,为254.4 mL·g~(-1)VS和54%。利用修正的Gompertz方程和一级动力学模型进行累积甲烷产量的动力学拟合,发现当鸡粪和餐厨垃圾的混合比例为2∶1时,获得最高的最大产甲烷速率3.65 mL·h~(-1)和转化速率常数0.4608 d~(-1),说明该混合比例下,产甲烷的代谢活性较高。     

猪粪麦秆不同比例混合厌氧发酵特性试验

以猪粪、麦秆为原料,研究了35℃下二者按不同比例混合对厌氧消化产沼气的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、原料去除率、pH值以及氨态氮质量浓度的变化。结果表明,猪粪与麦秆配比（干物质量比）1∶1时产气量最大,为383.0mL/g,是麦秆单独发酵产气量（231.8mL/g）的1.6倍;混合原料（猪粪和麦秆配比分别为1∶1、2∶1、3∶1）的VS去除率均在37%以上,比麦秆提高12.0%～26.9%;添加猪粪可提高发酵液中氨态氮含量,较麦秆提高35.6%～64.8%。因此,合理调控粪秆混合厌氧发酵的比例,能提高秸秆的产气率和利用率。