干法厌氧发酵装备同步升温发酵及微生态网络研究

干法厌氧发酵是提高农业农村废弃物处理效率及资源高效循环的重要技术之一。先前围绕该技术产甲烷效率低、传质传热不均匀等问题,提出了微好氧同步预升温干发酵技术,设计了配套装备,开展了小试和中试试验,产甲烷效率得到改善。为进一步提高放大装备的实际应用质量,在对发酵装置密封、进出料、喷淋循环系统等关键部件优化的基础上,探明了最优曝气量及实际应用中微好氧预升温阶段物质转化特性,揭示了微生物生态网络关系,评价了实际运行效果。结果表明：对关键部件的优化显著提升装备运行稳定性,微好氧同步预升温阶段最优曝气量为10 L/min,容积产气率达到1.20 m³/(m³·d)。物料在第40小时升温至42℃,曝气组各层物料温度较未曝气组均提高45.54%、32.46%和52.06%。同步预升温促进了物料各层纤维素和半纤维素的降解,提高了酸化效率,有机酸质量浓度分别提高59.83%、50.69%和20.85%,物料产气潜力提高34.9%。探明了微生物网络关系以及与发酵环境因子变化的相关性,发现微好氧预升温阶段具有协同作用的功能微生物SBR1031、Synergistale...     

强化堆料径向流动好氧堆肥反应器设计及性能

堆肥过程中物料存在混合不均、曝气不充分及发酵不彻底等问题,制约了有机物料有效生物转化。为此,研制了一种新型桨式曝气搅拌堆肥反应器。装置内的上、中、下层内设6个附有桨叶的搅拌桨,每个桨叶表面安置径向拨片,可有效增加堆肥物料的径向流动,从而使物料与空气充分接触。以牛粪、秸秆、麦麸与沼液为原料进行批式好氧堆肥试验,结果表明:该堆肥反应器可有效实现搅拌、曝气通风同步进行功能;罐体内堆料各层维持50℃以上天数分别达到6.8、5.6、3.9天;各层物料种子发芽指数(GI)均值达到91.03%,可有效地实现混合物料堆肥无害化目标。     

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。     

活性污泥法污水厂剩余污泥微氧消化的试验研究

为降低中小型污水处理厂剩余污泥好氧消化的动力消耗,作者对城市污水处理厂剩余污泥在低溶解氧状况下的消化进行了初步研究,并进行了序批式的小试和连续流的中试实验.通过监测污泥体积的消减和挥发性有机物降解的实验结果表明,当微氧消化的曝气量为好氧消化的1/2时,进泥浓度为20g·L-1,消化温度在30℃左右时,消化效果最好,有机物降解率超过50%,稳定化效果较好.污泥微氧消化工艺为中小型污水处理厂的污泥稳定化处理提供了新思路.     

太阳能控温的干湿厌氧发酵对比试验研究

太阳能控温的厌氧发酵具有广阔的应用前景,目前国内外已有研究主要集中在太阳能控温湿发酵过程,尚没有太阳能控温的厌氧干发酵过程研究,为此搭建两套太阳能控温的干/湿厌氧发酵系统,在实际工况下进行批式厌氧发酵,研究太阳能控温下干/湿厌氧发酵启动情况,升温速率,温度波动性,发酵罐热负荷和典型天气下系统内各温度的变化情况。试验结果表明:在太阳辐射为1.2～21.6 MJ/m~2,平均环境温度变化范围为15.2℃～27.5℃的情况下,全玻璃真空管太阳能集热器能够确保干/湿发酵罐正常启动并维持干/湿发酵料液温度37℃±1℃恒温发酵,启动阶段湿发酵罐平均温度一直比干发酵高,温差最高可达2.5℃。增温过程中湿发酵罐平均散热损失比干发酵高0.14～0.27 MJ/d;而在控温阶段当系统经历连续阴雨天时,发酵温度波动不超过1.5℃,说明真空管太阳能集热器控温能力较强,可以满足发酵罐恒温发酵所需热量。     

沼气干发酵工艺连续处理奶牛粪起动试验研究

该试验以奶牛粪为主要发酵原料,在批式发酵的基础上进行连续试验.研究了干发酵的起动方式,同时探讨了发酵原料、浓度、接种量、C/N比、pH值等因子对产气的影响.结果表明在发酵原料C/N为19.8,TS为25％,接种量为30％的条件下,采用先批式后连续的起动方式效果良好.池容产气率最高达0.5 m3·m-3d-1.     

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。     

热化学预处理温度对玉米秸秆干发酵的影响

为研究热化学处理方法对生物质干发酵制备沼气的影响,采用鼓泡流化床热解反应器在150℃、170℃、190℃和210℃下对玉米秸秆进行了热化学预处理,并与未处理的玉米秸秆原料分别进行了35℃中温发酵42d的实验研究。结果表明,一定温度范围的热化学预处理能够改变木质纤维的束状结构,能使半纤维素的质量分数有效降低5.98%～22.25%,木质素的质量分数降低1.75%～20.99%,从而加快启动,提高甲烷产量。其中190℃处理组30d内的累积甲烷产量比未处理组提高了16.30%,启动时间提前了2.10d。结果表明热化学预处理能有效提高玉米秸秆干发酵甲烷产量,加快干发酵的启动速率,提高干发酵效率。     

醋糟干发酵产沼气潜力研究

在25℃和35℃的条件下,以醋糟为发酵原料,进行批式干发酵产沼气试验。研究了温度对醋糟干发酵产沼气的影响,并分析了醋糟干发酵的可行性。结果表明,在发酵浓度TS为23.7%的条件下,35℃的原料产气率比25℃提高了24.3%,池容产气率提高21.4%。试验表明,醋糟是良好的干发酵产沼气的原料,宜采用的干发酵温度为35℃。     

常温条件下猪粪干发酵的启动

在室温(25℃),接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,对高固体浓度猪粪厌氧干发酵过程的启动进行了研究.从第10天开始,挥发酸,氨氮和游离氨达到相对稳定的水平,分别为7.5,4.1,0.28 g·kg-1.整个实验期间反应器内pH为8.05 ～8.23.产气速率从第7天开始达到相对稳定水平(58.1 L· d-1),此时的池容产气率为0.83 m3·m-3d-1,但是温度降低4℃导致产气速率降低35.5％左右.产气成分中CO2和CH4的含量在36小时内出现一个快速增长的趋势,其中CO2在第36小时左右达到峰值56.3％,此时CH4的含量为40.5％.CH4含量第20天左右达到60％,CO2含量低于40％.试验表明,在25℃左右,接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,20天左右能够启动猪粪厌氧干发酵反应器.     

一体化秸秆沼气发酵反应器设计

针对秸秆沼气发酵过程中存在的秸秆亲水性差、易结壳及进出料难等问题,设计了秸秆沼气发酵反应器。反应器采用两相分离发酵一体化结构,通过沼液循环回流,使秸秆始终处在高水分区域环境,营造良好的厌氧微生物的生存环境,同时在固液两相分离和沼液回流过程中使秸秆在反应器内形成上下流动的状态,从而达到自动搅拌和秸秆破壳功能。另外,在进料口处设置预处理罐,对进料口进行水封,并对物料进行预处理。该反应器结构简单、运行稳定、操作方便、节省动力,实现了预处理、自动破壳及两相一体化秸秆高效发酵沼气的功能,对促进秸秆综合利用、带动秸秆沼气工程的推广具有重要意义。     

生物强化在厌氧发酵过程中的应用进展

从生物强化作用机理、作用效果及影响因素等方面对国内外生物强化在沼气发酵过程中的研究进行了归纳与总结,表明生物强化在厌氧发酵的原料预处理、系统启动、产气等方面均具有促进作用,可提高系统的产气效率,但多数研究为实验室规模的批式发酵,生物强化的功能菌在发酵系统中的适应能力及稳定性是限制该技术实际应用的关键问题,需揭示投加的功能菌与系统土著微生物间的相互作用机制,研制性能稳定、适应性强的功能菌剂,寻求更佳的生物强化作用方式、建立强化效果的评价标准,才能使生物强化技术在实际工程中得到广泛应用。     

有机固体废弃物渗滤床高温干式厌氧发酵的中试研究

本研究以有机固体废弃物为对象,采用高温渗滤床干式厌氧发酵技术对其进行处理。将经过简单人工预处理的餐厨垃圾和果蔬垃圾,在自制的厌氧发酵装置内进行高温干式厌氧发酵,研究了有机固体废弃物发酵过程中的沼气累计产量、日产气量、pH值变化、氧化还原电位变化、COD变化、VFA变化、氨氮变化以及碱度的变化。结果表明,有机固体废弃物用渗滤床厌氧发酵工艺处理是可行的;减量化效果很明显。该研究为有机固体废弃物的大规模资源化利用提供了设计依据。     

秸秆厌氧干发酵产沼气的微量元素筛选

为研究微量元素对厌氧干发酵产沼气效果的影响,采用Plackett-Burman试验对7种不同微量元素进行优化筛选,以产气效果为指标,筛选对产气量有重要影响的因子。试验结果表明:微量元素对秸秆厌氧干发酵有明显促进作用,最大产气量为7 922mL,比空白组提高76.1%;显著因子为Ni,Mg,Mo。     

预均化堆放沼气干法发酵在大型垃圾堆放场的应用简介

采用预均化堆放垃圾沼气干法发酵是对城市垃圾和农业废弃物进行快速处理的有效办法。在对大量有机废弃物堆放之初,先把原料的pH值,C/N,温度等因素做初步调节、控制,然后再进行预均化堆放,采用保温复膜厌氧技术快速处理大量有机废弃物快速高效发酵产气。沼气经过简单的提纯处理可以并入城市燃气管网、或用来发电。远离燃气管网的地方沼气液化亦能让从业者获得可观的经济效益。     

有机溶剂预处理对麦秆厌氧发酵产气的影响

目前,通过对秸秆进行化学预处理后产沼气的研究越来越多,其中以酸碱作为预处理试剂最为常见,但酸碱试剂对设备腐蚀较严重且对环境造成二次污染,故试验选择在厌氧发酵过程中可以被微生物分解的有机溶剂甲醇、丙酮进行预处理。为此,利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以小麦秸秆为发酵原料,通过p H值、VFA、甲烷含量、还原糖等指标分析了秸秆经不同浓度的甲醇、丙酮处理后其厌氧发酵产气效率的变化。结果表明:浓度为3%、4%、5%的甲醇、丙酮预处理后的秸秆的累积产气量较对照组均有所提高。其中,5%丙酮处理秸秆后的发酵效果最好,较对照产气量增加了81%;经5%甲醇处理组的秸秆甲烷含量达到68%。     

农村户用沼气发酵主要工艺参数的优选研究

采用自制沼气发酵装置,以沼气产气量,甲烷含量,COD去除率为响应指标,通过L9(34)正交实验,对沼气发酵工艺参数进行优化配置,得到理论最优条件为:发酵原料池外堆沤,间隔5 d投料,接种沼气池污泥,接种量为30%;实际最优条件为:发酵原料不堆沤,投料间隔时间为9 d,接种沼气池污泥,接种量为30%.     

香蕉皮中温厌氧发酵产沼气性能研究

主要研究了以香蕉皮为原料在中温条件下批量厌氧发酵产沼气的可行性及性能，试验探究香蕉皮原料浓度和接种物浓度这两个因素在中温条件下对批量厌氧发酵产沼气的影响，分别记录产气情况，以及发酵完成后的pH值。结果表明，香蕉皮浓度3%和接种物浓度3%时，产气情况最好，加大接种物浓度会加重酸化，影响产气。