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。     

温度和青贮对杂交狼尾草和餐厨垃圾混合厌氧发酵的影响

为探究温度和青贮处理对杂交狼尾草和餐厨垃圾混合厌氧发酵性能动力学特性的影响,在不同温度(中温37℃,高温55℃)和不同青贮(0 d, 90 d)条件下进行序批式试验,研究温度和青贮对二者混合厌氧发酵系统性能影响,并通过3种动力学模型进行对比分析。结果表明,温度相较于青贮处理对系统pH值和系统运行性能影响较大。对于原料产气率,鲜草和餐厨垃圾混合发酵系统在高温条件下具有更好的产气性能,较中温时提高了74.85%;而青贮草和餐厨垃圾混合发酵系统在中温条件下产气性能更优,较鲜草组提高了94.51%。采用修正的Gompertz方程,Logistic方程和Transference方程对原料产气速率进行动力学分析发现,修正的Gompertz模型拟合程度最高,其中鲜草与餐厨垃圾在高温条件下混合厌氧发酵时具有最大的产气潜能和产气速率,其值分别为364.25±2.46 mL·g~(-1)VS和109.85±5.29 mL·g~(-1)VS·d~(-1);青贮草与餐厨垃圾混合发酵系统在中温条件下获得最大的产气潜能为363.47±10.65 mL·g~(-1) VS。     

中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵产气动力学的研究

研究以餐厨垃圾为原料,在中温(37℃)和高温(55℃)条件下开展批次试验。通过测定各项产气指标探究不同温度对餐厨垃圾厌氧发酵产气性能的影响,并采用Gompertz模型和一级动力学模型对中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累计产甲烷量进行拟合。结果表明,高温厌氧发酵最大产甲烷潜能为398.33 mL·g^-1VS,高出中温发酵32.37%,高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累积沼气产量和甲烷产量分别为665.89和399.41 mL·g^-1VS,显著高于中温条件下的累积沼气产量及甲烷产量。餐厨垃圾高温发酵甲烷生成速率常数k为0.43558 d^-1,高于中温发酵动力学常数(k=0.31367 d^-1),餐厨垃圾高温厌氧发酵产甲烷速率高于中温发酵。综上所述,相较于中温条件,高温条件下餐厨垃圾批次厌氧发酵产气性能更优异。     

甘蔗叶添加对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响

为研究餐厨垃圾各组分的厌氧消化性能,试验将餐厨垃圾分为果蔬类、主食类、肉类与混合餐厨分别进行厌氧发酵实验。结果表明,果蔬类餐厨产气最快,主食类餐厨产气峰值最大,混合餐厨累积产气量最大、产气性能最优;肉类、果蔬类、主食类和混合餐厨的单位干物质产气量分别为201.24,343.63,418.40和436.71 mL·g~(-1)TS。为提高餐厨垃圾的厌氧消化性能,解决我国南方大量甘蔗叶废弃、焚烧等引起的污染问题,文章以餐厨垃圾为主要发酵原料,研究添加甘蔗叶对餐厨垃圾中温厌氧发酵的产气特性,pH值,TS和VS去除率等参数的影响,寻求最佳的甘蔗叶添加量配比。结果表明,甘蔗叶添加后与餐厨垃圾发生协同作用,可以促进厌氧发酵,提高产气量,产气过程相对比较平稳;混合物料的累积产气量随甘蔗叶所占比例的降低而先升高后降低,当餐厨垃圾与甘蔗叶干物质比为4∶1时产气性能最佳,单位干物质产气量达到452.67 mL·g~(-1)TS,TS和VS去除率比纯餐厨垃圾分别提高了6.43%和11.98%。     

复合菌系预处理和强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响

为探讨复合菌系预处理和强化对提升玉米秸秆沼气发酵效率的影响,文章分别从纤维素酶活、纤维素降解率、表面结构特征、沼气发酵效率等方面系统分析了人工构建的好氧复合菌系AMC对玉米秸秆的预处理效果;同时研究了基于厌氧复合菌系ANMC的生物强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响。研究结果表明:AMC处理组和ANMC处理组的累积甲烷产量为233. 09 mL·g~(-1)VS和242. 56 mL·g~(-1)VS,相比对照分别提高了6. 89%和11. 23%;其中,ANMC处理对秸秆厌氧发酵过程中甲烷含量具有明显的提升作用。     

餐厨垃圾与玉米秸秆联合厌氧消化产甲烷性能的试验研究

将餐厨垃圾与玉米秸秆进行联合厌氧消化,可调节底物的碳氮比(C/N)在适合厌氧消化的范围,并缓解由于季节性造成的玉米秸秆厌氧消化原料供给不足的问题。为考察餐厨垃圾与玉米秸秆联合厌氧消化的产甲烷性能,设计原料C/N和初始有机负荷率(OLR)为因子的一般全因子试验,分析不同C/N和初始有机负荷率下的日产甲烷量、负荷产甲烷量、厌氧消化性能等。试验结果表明,当调节餐厨垃圾与玉米秸秆的混合比例,使原料C/N为20,初始有机负荷率为45 gVS·L-1时,负荷产甲烷量最大(311.83 mL·g-1VS),并高于相同负荷下餐厨垃圾或玉米秸秆单独厌氧消化的负荷产甲烷量。     

混合原料厌氧发酵条件优化实验研究

文章以餐厨垃圾、牛粪和园林废弃物为发酵原料进行发酵,研究原料配比、接种比和温度单因素条件对混合原料厌氧发酵产甲烷的影响;利用正交实验,研究以上因素对混合原料发酵产气特性及甲烷产量的影响,实验以挥发性脂肪酸、氨氮浓度和辅酶F420为指标;借助SPSS软件对部分正交实验数据进行回归分析评价以测试验值并预测在发酵过程中未测量天数的值。结论如下:正交实验结果分析显示影响因子主次顺序为:混合原料TS之比预处理氨水浓度(%)温度(℃)接种率(%)。混合原料厌氧发酵产沼气最优化条件组合是:混合原料(T餐厨垃圾∶T牛粪=2∶1)和园林垃圾TS之比3∶1+预处理氨水浓度2%+温度45℃+接种率20%。对实验组Z4和Z5沼气日产气量回归分析显示,三次函数的R2统计量值分别为0.933和0.916,回归性较好,并且通过回归方程y1和y2可以预测未检测的实验值。     

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。     

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。     

沼液预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的研究

文章用沼液预处理玉米秸秆后与牛粪按3∶1混合,进行中温(35℃±1℃)批式厌氧消化实验,考察沼液预处理玉米秸秆对混合厌氧消化产气性能的影响。通过全因素实验设计,对不同沼液浓度(过5目,10目,20目,40目滤网的沼液)和不同沼液固体含量(10%,15%,20%,25%)条件下预处理的玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化的产甲烷性能进行分析。结果表明:不同浓度的沼液在不同的固体浓度下预处理玉米秸秆后与牛粪混合厌氧消化的负荷产甲烷量较未预处理组显著提高,消化时间明显缩短。当沼液过5 M筛网,预处理固体浓度为15%时可获最大负荷产甲烷量238.35 mL·g~(-1)VS,相比未预处理组173.43 mL·g~(-1)VS提高37.43%,而厌氧消化周期T90(26天)相对未预处理组(39天)缩短33.33%。     

餐厨垃圾与青贮秸秆混合半连续厌氧消化

文章在中温(35℃)半连续实验条件下,以餐厨垃圾、青贮为原料,考察了4种混合比(10:0,9:1,8:2,6:4)原料的厌氧消化长期运行性能。结果表明,与单独餐厨垃圾厌氧消化相比,10%左右的青贮秸秆添加量能显著改善餐厨垃圾厌氧消化性能,在2.0 kg·m~(-3)d~(-1)负荷下,反应器内有机酸和SCOD浓度维持在较低水平;同时具有较高的有效碱度和较稳定的pH值;VS去除率在75%以上,单位VS产气量达到613 mL·g~(-1)VS。此外,研究发现,以餐厨垃圾为主要原料的厌氧消化系统容易出现乙酸型酸积累问题。     

蜀葵发酵产沼气潜力研究

为解决蜀葵废弃物浪费及污染环境问题,以蜀葵叶子、蜀葵秸秆、蜀葵花籽为原料,分别进行中温(35℃±1℃)条件批量式沼气发酵实验;发酵料液的TS浓度均为6%,沼气发酵实验的运行时间为22 d。实验结果表明:蜀葵叶子、蜀葵秸秆、蜀葵花籽发酵产沼气的潜力分别为397 mL·g~(-1)TS,481 mL·g~(-1)VS; 264 mL·g~(-1)TS,280 mL·g~(-1)VS; 290 mL·g~(-1)TS,314 mL·g~(-1)VS;池容产气率分别为0.39 mL·mL~(-1)d~(-1),0.26 mL·mL~(-1)d~(-1),0.28 mL·mL~(-1)d~(-1),蜀葵叶子的产气潜力明显大于蜀葵花籽和蜀葵秸秆的产气潜力,且蜀葵叶子的甲烷含量也较后两者高,说明蜀葵叶子产出的沼气品位较后两者好。与其他原料相比表明:蜀葵适合用作发酵产沼气的原料,且蜀葵叶子发酵产出的沼气品质较好。     

玉米秸秆水热预处理作用机理和厌氧消化特性研究

为了探究玉米秸秆水热预处理作用机理和厌氧消化特性,文章利用不同的水热预处理强度对玉米秸秆进行预处理,然后进行中温厌氧消化。研究结果显示:一定强度的预处理能够增大玉米秸秆的产甲烷性能。logR_0为2.45时,玉米秸秆获得了最高VS产甲烷率,为158.07 mL·g~(-1)VS,比未预处理组的VS产甲烷率112.82 mL·g~(-1)VS提高了40.12%。从机理方面分析发现,水热预处理能够增大玉米秸秆的水解程度,使玉米秸秆预处理后的乙酸浓度得到明显提高,是未预处理组乙酸浓度的3.38～22.87倍;改善玉米秸秆的元素组成,破坏其表层结构同时改变其木质纤维素组分含量。     

餐厨垃圾三相分离的固态残渣与水稻秸秆混合干式厌氧消化的产气规律研究

餐厨垃圾三相分离后的固态残渣碳氮比较低,通过添加水稻秸秆调节其碳氮比后开展干式厌氧消化序批实验,考察其产气规律.结果显示:在65 d的发酵周期内,纯餐厨废渣的干式厌氧消化产气潜力为389.5 mL·g-1 VS,按5∶1的比例加入水稻秸秆的产气潜力可以达到409.9 mL·g-1 VS,二者混合发酵产气率较单一原料增加...     

餐厨垃圾厌氧发酵连续产氢产甲烷的试验研究

餐厨垃圾中有机物含量高,是理想的厌氧发酵底物。文章从接种菌来源和p H值角度,研究餐厨垃圾厌氧发酵连续产氢产甲烷的可行性,以期提高餐厨垃圾资源化利用率。结果表明,餐厨垃圾产氢阶段100℃处理30 min以沼渣和厌氧消化污泥为来源的接种菌,有利于氢气产生和提高产生气体中氢气浓度,且沼渣比污泥产气效果好,调节发酵p H值于4.5~5.5有利于氢气发酵。产氢残留物厌氧发酵产甲烷阶段,调节发酵p H值于7.0~7.5有利于沼气发酵。产氢阶段以沼渣为菌源的连续产甲烷阶段产生气体量及产生气体中甲烷浓度比以污泥为菌源的厌氧发酵效果好。     

木醋液对玉米秸秆厌氧发酵的促进作用研究

试验观察了玉米秸秆青贮和用木醋液对玉米秸秆厌氧发酵产沼气的促进作用.结果表明,利用木醋液预处理青贮玉米秸秆,活性污泥接种率20％,厌氧发酵原料总固体(TS)10％,在35℃下厌氧发酵,可以使玉米秸秆产气高峰提前4～5天,木醋液预处理的青贮玉米秸秆提高产气量提高54％,达到425.7 mL·g-1,厌氧发酵过程中pH值稳定在6.6～7.1之间,产气过程平稳,所产沼气中甲烷含量平均提高10％,甲烷含量最高达到56％.     

啤酒糟产沼气潜力试验研究

文章以啤酒糟为发酵原料,在厌氧发酵温度35℃±1℃条件下进行序批式沼气发酵试验,发酵历时60 d,总固体TS浓度为6%时,其原料产气率为115 mL·g~(-1),TS产气率为139 mL·g~(-1)TS,VS产气率为149 mL·g~(-1)VS,池容产气率为0.11 mL·mL~(-1)d~(-1)。结果表明,啤酒糟是较好的沼气发酵原料。     

蒸汽爆破预处理玉米秸秆厌氧发酵实验研究

2.0 Mpa压力下,保留时间60 s,90s和120 s对玉米秸秆汽爆预处理后进行厌氧发酵生产沼气实验,研究汽爆预处理秸秆厌氧发酵规律,探讨提高秸秆厌氧发酵产气量的新工艺.结果表明:蒸汽爆破预处理后的秸秆比未经预处理秸秆中温厌氧发酵的产气量296.8 mL·g-1提高16.8％～63.2％,保压时间为120 s时,秸秆厌氧发酵沼气产量达到最大值428.5 mL·g-1干物质.汽爆处理玉米秸秆厌氧发酵沼气中CH4含量在60％以上,发酵第20d累积产气量达到总产气量的80％,未发生结壳现象,主发酵周期比未汽爆秸秆大大缩短.     

菌种添加量对生物预处理小麦秸秆厌氧发酵的影响

对小麦秸秆进行了氨-生物联合预处理,在实验室自制的小型厌氧发酵装置上,对预处理后的小麦秸秆进行了厌氧发酵制取沼气试验,探讨了氨-生物联合预处理中,菌种的添加量对小麦秸秆厌氧发酵产沼气的影响.结果表明,在氨预处理尿素溶液质量浓度为35 g/L,生物预处理pH值为4,黄孢原毛平革菌和里氏木霉的添加比例为1∶1(数量级为109)的条件下,小麦秸秆厌氧发酵过程中沼气总产气量最大,为7 968 mL,较空白组提高了23.11％.发酵过程终了pH值、VFA和甲烷的变化均在正常的范围内,甲烷最高体积分数为51.33％,较空白组提高了6.01％,整个发酵过程历时23 d.     

不同杂粮作物秸秆厌氧发酵产气特性研究

秸秆的开发与利用对于污染治理和资源循环利用意义重大,其中关于杂粮作物秸秆沼气发酵潜力的研究却鲜有报道。该研究采用批次试验,发酵体积700 m L,总TS为8%,中温(35℃±1℃)条件下探究了玉米、水稻、大豆、谷子、糜子和绿豆6种秸秆厌氧发酵产气特性。结果表明:发酵进行到11 d时,秸秆TS产气率从大到小依次为绿豆131. 0 m L·g~(-1),玉米126. 8 m L·g~(-1),糜子117. 5 m L·g~(-1),谷子114. 1 m L·g~(-1),水稻105. 3 m L·g~(-1)和大豆84. 0m L·g~(-1)。绿豆秸秆甲烷含量最高可达60. 2%,其次分别为糜子秸秆53. 5%,玉米秸秆52. 8%,谷子秸秆50. 0%,水稻秸秆49. 7%和大豆秸秆48. 4%。绿豆秸秆的总有机碳和总氮的减重率最大,分别为43. 25%和21. 77%。绿豆秸秆的纤维素、半纤维素和木质素的降解率最大,分别为15. 43%,9. 86%和7. 24%。各秸秆发酵液C/N分别为玉米29. 04,水稻36. 58,大豆48. 69,谷子35. 90,糜子30. 54和绿豆23. 31。6种秸秆的累积产气量与其总氮减重率,纤维素和半纤维素降解率,C/N显著相关。该研究为不同种类秸秆,尤其是杂粮作物秸秆厌氧发酵提供了一定的数据支撑。