牛粪常温厌氧发酵特性的试验研究

[目的]探求较低温度下厌氧发酵的变化规律,为提高厌氧发酵效率提供科学数据.[方法]利用固体发酵罐,采集呼图壁西域春奶牛场的鲜牛粪为常温厌氧发酵的原料,以容器体积的1/4原料量进行39 d的厌氧发酵,并对发酵前后牛粪常规理化指标进行了检测分析.[结果]常温厌氧发酵从第7 d开始产气,第31 d停止产气,总产气量是3 893 mL,第26 d时沼气的日产气量相对最高,达730 mL/d;外界温度和pH是影响产气量的主要因素,其中堆体中层温度>表层温度>室温,pH(在6.4～7.3)总体表现为下降的趋势;TN含量有一定降低,TP含量呈上升趋势,TK含量变化不明显.[结论]牛粪作为有机肥完全符合技术指标要求,而且发酵后,总养分和有机质均有一定程度的增加.     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

牛粪与卷心菜尾菜混合厌氧发酵产气性能的研究

为促进卷心菜尾菜厌氧发酵性能,提高发酵系统产气效率,研究以卷心菜尾菜与牛粪为发酵原料,设置卷心菜尾菜与牛粪不同TS混合比例0∶1(T1)、1∶0(T2)、1∶1(T3)、1∶2(T4)、1∶3(T5)、2∶1(T6)和3∶1(T7),在接种量为30%,温度为37℃,初始pH值8.0,在1 L的自制厌氧发酵装置中进行30 d的批次厌氧消化研究,并利用一级动力学模型分析不同混合比例尾菜牛粪厌氧发酵产气动力学。结果表明：卷心菜与牛粪混合比例为2∶1时,与卷心菜尾菜单独消化相比,甲烷含量增加了16.0%,甲烷产率和产甲烷速率分别提高了111.6%和90.2%,沼气产率和产沼气速率分别提高了61.1%和37.5%。利用一级动力学模型及速率公式进行产气速率分析可得,动力学常数k由0.129 d-1提高到0.150 d-1。卷心菜尾菜与牛粪混合发酵可以显著提升产气性能。研究结果可为卷心菜尾菜及牛粪厌氧消化的资源化利用提供理论支撑。     

不同碳氮比对牛粪秸秆干法厌氧发酵产气及肥效的影响

本研究以秸秆和牛粪为原料,猪沼液为接种物,利用实验室自行组装的厌氧发酵装置进行干法厌氧发酵试验,探讨了在保证含水率80%前提下不同碳氮比对干法厌氧发酵产沼气及沼渣造肥的影响。结果表明,不同碳氮比下的产气量及甲烷含量有明显的差异,碳氮比为25时产气量最多且甲烷含量较高。对沼渣而言,其有机质和总养分含量都大于有机肥标准NY525-2012中的相应指标,并对种子发芽未有毒性作用,具有作为有机肥的潜力。     

微量金属元素添加频率对牛粪厌氧发酵特性的影响

为研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵特性的影响,每隔1,3,5,7d向牛粪厌氧发酵液中添加Fe、Co、Ni元素。结果表明,7d添加1次微量金属元素的发酵组效果最佳,产气率和总产气量最高,COD去除率最高;每1d添加1次的挥发性有机酸(VFA)和产气量都最低,分析认为微量金属元素添加频率过高会破坏反应器内的营养平衡。     

接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性影响

利用研制的螺旋挤压分离机对稀释的牛粪进行分离,在中温(35±2)℃条件下,对分离液按照不同接种量(占发酵有效容积体积百分数为10%、20%、30%、40%、50%)进行厌氧发酵试验,发酵周期为20 d,以VS(Volatile solid)产气率、COD(Chemical Oxygen Demand)去除率为考察指标,...     

不同外源添加物对牛粪厌氧发酵的影响

为探索不同外源添加物对牛粪厌氧发酵的影响,在以牛粪为原料的厌氧发酵过程中,向厌氧生物反应器中分别添加尿素、草木灰和铁粉,研究在(20±1)℃条件下各添加物对厌氧发酵产沼气的影响,分析厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、pH、氨态氮质量浓度及碱度的变化。结果表明,在牛粪中添加5g草木灰的累积产气量及产气速率最大,3种添加物对牛粪累积产气量的影响强弱顺序为草木灰>铁粉>尿素;添加3种添加物后pH波动较小,都在适宜范围内;氨态氮质量浓度除草木灰组有所升高外,其他两组均降低;碱度的变化中,尿素组升高,草木灰和铁粉组的波动较小且比较稳定。     

光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响研究

研究光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响,为沼气池的改进、提高产气量提供参考。试验以猪粪、牛粪为发酵原料,设置0、6、12、24h4组光照梯度处理,在恒温35℃和料液总固体质量分数为8%的条件下进行厌氧发酵。结果显示,不同光照强度下同一发酵原料的产气量差别较大,猪粪、牛粪在12h光照条件下的累积产气量分别是0h光照条件下的(黑暗)1.80、2.34倍;相同的光照强度不同发酵原料产气量存在差别,0h光照条件下(黑暗)猪粪的累积产气量为8136mL,牛粪的累积产气量为3282.5mL;光照条件改变发酵料液的理化性质,使累积产气量与发酵料液的碱度、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)、pH值、氨态氮的相关性呈动态变化。     

3种添加剂对牛粪厌氧发酵的影响

在以牛粪为原料的厌氧发酵过程中,向厌氧生物反应器中分别添加FeSO4.7H2O、皂土、活性炭,研究它们对牛粪厌氧发酵产气特性的影响。试验结果表明:添加FeSO4.7H2O、皂土、活性炭均能促进牛粪的厌氧发酵,与对照组相比,产气量分别提高了11.8%、20.4%、8.8%。     

光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵影响研究

研究光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响,为沼气池的改进、提高产气量提供参考。试验以猪粪、牛粪为发酵原料,设置0、6、12、24 h 4组光照梯度处理,在恒温35 ℃和料液总固体质量分数为8%的条件下进行厌氧发酵。结果显示,不同光照强度下同一发酵原料的产气量差别较大,猪粪、牛粪在12 h光照条件下的累积产气量分别是0 h光照条件下的（黑暗）1.80、2.34倍;相同的光照强度不同发酵原料产气量存在差别,0 h光照条件下（黑暗）猪粪的累积产气量为8 136 mL,牛粪的累积产气量为3 282.5 mL;光照条件改变发酵料液的理化性质,使累积产气量与发酵料液的碱度、挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids,VFA）、pH值、氨态氮的相关性呈动态变化。

     

双重组合设计

提出了一种新的试验设计方法,双重组合设计方法．它采用ｍ个因素的组合阵,在第ｍ＋１个因素的组合设计点上布局而扩展为ｍ＋１个因素的组合阵,并讨论了这类组合阵的性质．利用这一结果探讨了在建立有关作物生产的回归模型时,用可控因素挂接不可控因素的应用．     

翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因及细菌群落的影响

为了探讨翻堆频次对异位发酵床动态堆肥过程中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）、整合子基因（intI1）及细菌群落的影响,设置1 d翻堆1次（T1）和2 d翻堆1次（T2）2种条件,采取qPCR、16S rRNA技术研究了目标基因（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ和intI1）及细菌群落的动态变化,并分析ARGs与细菌群落及intI1的关系。结果表明：堆肥后T1和T2组目标基因总相对丰度较0 d时分别降低82.33%和80.46%,其中tetG、tetW、sul1、bla TEM-1、ermQ、intI1相对丰度分别降低16.70%、87.88%、54.60%、>99.99%、97.80%、59.33%和61.33%、99.46%、50.91%、99.29%、82.23%、99.92%。网络分析发现,Trichococcus、Aquabacterium和Clostridiaceae＿Clostridium等是ARGs和intI1的共同潜在宿主菌;冗余分析显示,细菌群落解释了ARGs变化的70.07%,...     

厌氧干发酵处理畜禽粪便的影响因子

通过正交试验,研究了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中,发酵温度、发酵原料的C/N比值和操作方法(有无搅拌)3个因素的改变对发酵前后物料的全氮绝对损失率和沼气总产量的影响,分析了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中速效氮、pH和总固体含量的变化,得到了厌氧干发酵处理的优化工艺条件:发酵温度为55℃,C/N为12.5,有搅拌.     

减量化与资源化: 农业废弃物法律调整路径研究

目的提高奶牛粪厌氧干发酵产气效率和探究生物炭对其影响效果。方法将核桃壳在300、400、500和600 ℃下烧制成生物炭,将生物炭加入干发酵体系中,添加量为总固体(total solid,TS)质量的4%,发酵罐中总干物质质量占总发酵质量的25%,接种量为发酵反应物质总质量的30%,于中温(37±1)℃下进行发酵试验并对生物炭及发酵料液进行电镜扫描。结果600H组起到了良好的促进效果,其发酵VS产甲烷量达(183.46±2.93) mL/g,比对照组高30.52%;电镜扫描发现：500H组、600H组和CK组的微生物菌群呈聚集现象。结论相对低温条件下制备的生物炭不利于干发酵,500H组和600H组生物炭有利于干发酵。本研究为干发酵中加入生物炭的相关研究提供了支持。     

奶牛场粪污制备卧床垫料过程中物料性质及污染物含量的周年变化规律

为了考察奶牛场粪污制备卧床垫料过程中的牛粪性质及相关污染物含量的周年变化规律,选择天津市一家规模化奶牛养殖场作为研究对象,进行不同阶段、不同季节的连续采样,并对样品中的TN、TP、pH、含水率、有机质、粪大肠菌群和Cu、Zn等重金属进行了系统检测分析。检测数据分析显示:泌乳牛牛粪中的TN、TP、VS、Cu、Zn的排放量存在显著性季节差异(P0.05),且TN、TP、Cu、Zn、Cd的排放量均以冬季最高;经过BRU(Bedding Recovery Unit)好氧发酵处理后,再生牛粪固体中的含水率、重金属Zn和粪大肠菌群的含量出现不同程度的降低,而TN、TP和重金属Cu的含量则基本呈现升高趋势。     

不同温度对畜禽粪便厌氧发酵的影响

针对猪、鸡、牛3种粪便以及35℃、25℃和常温3种温度条件,研究了不同温度对不同粪便厌氧发酵过程的pH值、产沼气性能、上清液COD及NH+4-N的影响.通过以上试验,确定了各种粪便厌氧发酵的适宜温度及各温度下的沼气产气潜力,为提高猪粪、鸡粪和牛粪便厌氧发酵性能及沼气产量提供了重要参数,对畜禽粪便的有效处理具有一定的指导意义.     

凹凸棒添加对有机肥发酵温度及养分的影响

为充分利用凹凸棒石的吸附性能,降低有机肥发酵过程中的碳氮损失,减少臭气排放,设置4个不同凹凸棒石添加量（0、5%、10%、15%）,探讨凹凸棒石添加量对有机肥发酵温度、养分含量及养分损失率的影响。结果显示：相比不添加凹凸棒石的对照,添加凹凸棒石可降低堆肥发酵最高温度,延长高温持续时间,降低堆体水分损失速率; 5%凹凸棒石添加可显著降低氮素损失约10个百分点,但当其添加量超过10%时,氮素损失反而增加;添加凹凸棒石显著降低了有机质含量和损失率,且凹凸棒石添加量与有机质损失率呈显著负相关关系。此外,添加凹凸棒石可提高有机肥的钾素含量,但对磷素的含量和损失无显著影响。研究表明,有机肥生产工艺中,凹凸棒石的适宜添加量应为物料总质量的5%~10%。     

载体对26℃条件下牛粪厌氧处理性能的影响

在26℃低温条件下,采用两步发酵法观察玻璃纤维、尼龙纤维和岩棉对牛粪厌氧处理沼气产量、pH值、总COD去除率的影响。结果表明,添加载体对流动发酵期间的pH值没有显著影响;岩棉载体由于脱落导致较低的沼气产量,玻璃纤维和尼龙纤维载体对沼气产量的影响主要出现在发酵的16～30d,其沼气产量分别比对照提高13.30%和12.75%(P<0.05),在发酵的24～30d,添加玻璃纤维和尼龙纤维使总COD去除率分别提高10.86%和8.83%(P<0.05)。在低温条件下,采用两步的流动发酵可以在一定程度上提高反应器的沼气产量。