不同添加剂对青贮玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响

农作物秸秆是沼气生产的主要原料,但因其季节性收获特点,必须合理储存才能为沼气全年生产提供高质量原料。为探索不同储存条件下青贮玉米秸秆的产沼气潜力,文章研究比较了干黄秸秆(DC)、青贮秸秆(无添加剂,ME)和3种添加剂青贮秸秆(纤维素酶CB、布氏乳杆菌LB、异常毕赤酵母PA)在中温(37℃±1℃)条件的厌氧发酵特性和产沼气性能,并通过修正Gompertz模型比较产沼气潜力。结果表明,各青贮组的产气量及产甲烷量有所不同,但在整体上青贮对玉米秸秆产气特性的保存有积极作用。青贮过程并没有降低玉米秸秆的厌氧消化产气特性,甚至在产气和产甲烷等方面还略有提高。通过Gompertz方程的拟合,CB组最大产气量约为176.10 L,最大产甲烷速率约为6.38 L·d~(-1),延滞期约为12 d,厌氧消化试验综合效果最佳。     

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%。     

玉米秸秆厌氧消化产气特性研究

为了探究不同地区玉米秸秆在厌氧消化过程中的产气特性,文章以吉林省的玉米秸秆为发酵原料,采用实验室自制的批量式发酵装置,在恒温35℃±1℃的条件下,对其产气特性及木质纤维素含量变化与厌氧消化之间的关系进行分析,并与云南省的玉米秸秆厌氧发酵情况进行对比。结果表明:吉林省玉米秸秆的产气潜力要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的产甲烷潜力要高于云南省玉米秸秆;两种玉米秸秆发酵前后的有机质含量均发生变化,且产气潜力与半纤维素含量变化呈正相关,与木质素含量变化呈负相关;吉林省玉米秸秆的粗脂肪和粗蛋白降解率要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的能源转化率要高于云南省玉米秸秆。该试验结果不仅阐明了玉米秸秆的主要组成成分与厌氧消化性能间的关系,同时也对玉米秸秆厌氧消化的合理开发和生物能源化利用提供依据。     

预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响

在中温(35℃)条件下,分析了不同预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵过程中产气特性的影响,比较了厌氧发酵前、后水稻秸秆组分变化的情况,结果表明:氨化预处理的秸秆产气量最大,VS(挥发性固体)产气量达到356.80 mL/g,比对照组高11.70％;各组甲烷质量分数的最大值均达到了70％以上,甲烷含量差异不显著;水稻秸秆厌氧发酵后的木质纤维素含量均呈现下降的趋势,木质纤维素的降解率与产气量成正比,氨化后的水稻秸秆与原水稻秸秆相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为28.49％、51.73％和7.13％.     

秸秆厌氧消化预处理技术综述

农作物秸秆是一种重要的富含有机质(80％～90％)的生物质能源,因其复杂的晶体结构,不能直接被厌氧菌群利用来生产沼气.因此以秸秆作为原料发酵时,需要进行预处理,使复杂的晶体结构得到破坏,从而易于被厌氧菌群利用.文章综述了国内外用物理法、化学法、生物法、物化法预处理秸秆的相关研究进展,考查了不同预处理方法对厌氧消化效果的影响.     

添加猪粪对稻草厌氧消化产气性能的影响

文章以稻草为发酵主原料,考察添加不同猪粪量对稻草厌氧消化产气性能的影响。结果表明,添加适量的猪粪能改善稻草厌氧消化的产气性能,均衡日产气量,避免单一稻草厌氧消化日产气量的大幅度波动;添加大量猪粪不利于混合物料被充分利用产气,而且会造成消化液中氨氮的积累和SCOD值的增加;当添加的猪粪量达到稻草与猪粪的VS比为3∶1时,物料厌氧消化的单位TS总产气量最大,产气量值为310 m L·g-1TS,比单独稻草厌氧消化的单位TS总产气量高4%。     

温度和生物预处理对稻草秸秆厌氧产气特性的影响

采用两种稻草秸秆进行生物预处理15d,30d,45d和60d后,在中温(35℃)和常温(25℃)条件下进行厌氧消化实验,研究牛物预处理后稻草秸秆主要成分的变化规律及其对产气量的影响.结果显示,经过生物预处理田中预腐稻草秸秆在中温条件下进行厌氧消化的累积产气量比常温条件下提高了10.5%～137.7%,而经生物预处理风干稻草秸秆在中温条件进行厌氧消化的累积产气量比常温条件下提高了22.1%～76.3%.因此,把中温消化和牛物预处理结合起来是提高稻草秸秆厌氧消化效率和产气量的有效方法.     

水热预处理对不同污泥性质及厌氧消化性能的影响

以不同来源污水处理过程产生的污泥为研究对象,考察了水热预处理对污泥粘度、氨氮质量浓度、pH值、TS(总固体)组分含量及厌氧消化性能的影响,并评估了不同污泥的水热改性效果及其中试条件下厌氧消化增益情况。研究结果表明,同等水热温度处理下,污泥粘度、氨氮质量浓度、pH值受污泥来源的影响较大。水热预处理对不同污泥都具有良好的改性效果,水热温度达到170℃后,污泥性质基本不变。各种污泥挥发性固体(VS)产气率随有机负荷的提高无显著性变化,但运行情况存在差异。不同污泥在水热预处理后厌氧消化产气性能均明显提升,VS产气率增加比例差异较大,北京、上海、山东三地污泥VS产气率增加25. 2%～69. 8%,由于广西污泥为纯剩余污泥,水热处理后VS产气率增加高达101. 6%～133. 8%。VS产气率的增加量相差不大,且随自身产气性能改变的波动较小,增加量为83～218 m~3/t(平均143 m~3/t)。水热预处理后污泥流动性能提高,可实现厌氧消化的高浓度、高负荷进料,反应器减容率可达38%～71%。     

不同生物预处理方式对污泥厌氧消化过程性能的影响

利用微生物处理技术对经聚丙烯酰胺脱水后的污泥进行不同方式微生物预处理,研究进料总固体(TS)质量分数为3%、发酵温度为35℃时厌氧消化过程中累积产气量与产甲烷含量、p H值、氨氮和化学需氧量(TCOD)等参数的变化趋势,探索真菌宛氏拟青霉不同预处理方式对脱水污泥厌氧消化过程特性的影响。试验结果表明:微生物预处理脱水污泥厌氧消化技术具有较好的可行性。直接添加宛氏拟青霉和添加宛氏拟青霉预处理2 d的污泥进行厌氧消化反应能够有效提高产气量和产甲烷量,加快水解速率,促进污泥中有机物的有效降解,使产甲烷过程顺利进行。直接添加宛氏拟青霉处理的产甲烷效果最优,其净累积产气量和产甲烷量较纯污泥分别提高85.79%和42.76%,且1 kg污泥可产甲烷12.69 L,较纯污泥提高42.74%。     

猪粪沼液预处理对麦秸厌氧消化性能的影响

文章研究了沼液预处理麦秸对厌氧消化产气性能的影响,以麦秸为原料,猪粪沼液做预处理剂,预处理含水率分别为30%,50%,70%和90%。结果表明:在中温预处理3 d的条件下,含水率为70%时产气性能最佳。单位VS产甲烷量为243.90 mL·g~(-1),较未预处理麦秸提高了38.89%;VS去除率为61.84%,较未预处理组提高了24.01%。由此可见,沼液可以作为一种很好的预处理剂用于厌氧消化工程实践。     

湿贮存对玉米秸秆厌氧消化性能的影响

文章以华北地区和东北地区的玉米秸秆为原料,经前期原料特性分析及沼气发酵潜力的对比研究,分别进行实验室规模和工业规模湿贮存试验,研究湿贮存对原料产气潜力的影响并通过修正Gompertz模型进行动力学分析。研究结果表明,湿贮存可明显提高玉米秸秆厌氧发酵日均产甲烷峰值和甲烷含量。两个地区的玉米秸秆的沼气累积净产量分别为395 m L·g-1VS和396 m L·g-1VS,经过湿贮存60天的玉米秸秆品质较佳,沼气累积净产量分别提高7.5%和14.7%;在青贮壕内湿贮存365天的玉米秸秆品质明显降低,沼气累积净产量降低了23%。采用修正Gompertz方程能够较好模拟湿贮存前后玉米秸秆厌氧消化性能。因此玉米秸秆的高效湿贮存是其沼气工程高效稳定运行的前提。     

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。     

玉米秸秆不同部位优化预处理强化厌氧消化实验研究

为提高玉米秸秆的综合利用率,笔者研究将玉米秸秆分解为不同部位分别采取稀盐酸和氨水预处理后进行厌氧消化的产气实验,寻找针对不同部位的最佳预处理方式。结果表明,同一部位经过不同方式预处理后产气变化情况有较大差异,对全株秸秆的不同部位采用最佳预处理方式处理:茎髓采用稀盐酸处理,叶片、玉米芯采用氨水处理,茎皮不处理,与分别经盐酸预处理、氨水预处理及未预处理的全株样品相比,产气率分别提高了6.72%,6.7%和13.8%,产气潜力达到670.19 m L·g-1TS,说明分部位预处理方法相比传统全株预处理方法对秸秆厌氧发酵有更大优势。此外,不同预处理方法对秸秆厌氧发酵的产气延滞期有较强相关性。     

纤维素对污泥厌氧消化产气性能及微生物形态的影响

为考察纤维素对剩余污泥厌氧消化产气性能及微生物形态的影响,在温度为35℃±1℃条件下,采用半连续方式进样,剩余污泥和纤维素根据有机质(VS)的添加量,即VS污泥∶VS纤维素=5∶1,2∶1,1∶1,进行联合厌氧消化。通过对厌氧消化过程中的日产气量,稳定期的甲烷含量、产甲烷活性及微生物形态进行监测与分析。结果表明:纤维素的添加可提高厌氧消化混合物料的营养平衡,有利于厌氧消化的进行;三种不同纤维素添加量与污泥联合厌氧消化的日产气量分别约为对照组(未添加纤维素)日产气量的2.4倍,4.8倍和9.2倍;沼气中CH4所占比例分别约为对照组的1.6倍,2倍和2倍;产甲烷活性分别为45 m L·g~(-1)VSS·d~(-1)(对照组),73 m L·g~(-1)VSS·d~(-1),94m L·g~(-1)VSS·d~(-1)和120 m L·g~(-1)VSS·d~(-1)。稳定期的厌氧消化污泥中的微生物主要由球状菌、杆状菌和丝状菌组成,纤维素的添加可改善对照组中不同菌落混栖且分布不均的局面,促使同一菌落成团生长。其中,在VS污泥∶VS纤维素=1∶1的添加比例下,丝状菌菌落数量庞大,其它两种添加比例中在稳定期的微生物主要以球状菌和杆状菌为主,但球状菌在VS污泥∶VS纤维素=2∶1的添加比例下数量更多。     

沼液预处理对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响

为探索不同沼液预处理时间对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响,进一步确定花卉秸秆沼液预处理的最佳时间,文章以云南四大切花混合花卉秸秆为原料,用沼液分别预处理1天,3天,5天,7天后在30℃下进行了批量式恒温沼气发酵实验。结果表明:沼液预处理3天的产气总量最高(预处理5天次之),预处理5天的产气峰值最高,预处理5天的能最快提升沼气含量,且在处理时间内随着预处理时间增加,原料产气速率加快,发酵时间缩短。综合确定花卉秸秆沼液预处理的最佳处理时间为5天。     

沼渣制备生物炭添加对小麦秸秆厌氧消化产气性能及微生物群落的影响

厌氧消化技术是利用有机废弃物制备可再生绿色能源重要手段,更是解决环境污染问题的重要途径之一,生物炭利用也是有效处理有机固体废弃物,解决环境污染的重要手段。文章结合了这两种方式协同处理小麦秸秆,采用批式厌氧消化实验装置,将不同温度下(400℃,500℃和600℃)制备的沼渣生物炭按照不同剂量(0%,5%,10%和15%)添加到反应装置中,探究其对小麦秸秆厌氧消化产气性能的影响。实验结果表明:所有添加了生物炭的实验组中小麦秸秆的产甲烷量均高于未添加生物炭的实验组。其中,在400℃制备条件下,添加5%的生物炭,时,小麦秸秆的单位VS产甲烷量和VS去除率最高,分别为297 mL·g^-1VS和57.4%,比未添加组分别提高了40.1%和36.7%;与此同时,小麦秸秆厌氧消化系统中的细菌和古菌群落在水平上的优势菌种分别为Clostridium_sensu_stricto₁(18.5%)和Methanosaeta(69.2%)。因此,在小麦秸秆厌氧消化过程中添加沼渣生物炭,可作为提高小麦秸秆生物降解性和产甲烷性能的一...     

低强度水热法预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能

为了提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷性能,试验采用低强度水热法处理玉米秸秆,研究了预处理后玉米秸秆的性质变化以及产气性能。结果表明,低强度水热法能够有效提高玉米秸秆产气性能。在80℃,60%含水率和预处理24 h条件下,玉米秸秆产气量达到299.5 mL·g^-1VS,比对照组233.8 mL·g^-1VS提高了28.1%。在水热过程中添加秸秆干重的2%的NaOH后,50℃,60%含水率和预处理12 h条件下,玉米秸秆产气量达到444.1 mL·g^-1VS,比对照组提高了89.9%。因此,在水热预处理过程中添加NaOH能够有效提高玉米秸秆产气性能。     

青贮预处理在秸秆厌氧消化中的应用研究进展

青贮预处理在秸秆厌氧消化中的应用目前已有一定的研究和实践经验。通过对已有研究的回顾,批判性地评述了青贮过程特征和青贮对秸秆厌氧消化的影响,揭示了青贮促进秸秆厌氧消化产气效率的作用机制;从原料总固体含量和粒度、添加剂的使用、青贮时间和压实度等方面总结了秸秆青贮过程控制策略,为进一步改进大规模应用提供理论指导。最后,介绍了青贮预处理农作物秸秆所面临的挑战和前景。     

超声预处理对牛粪厌氧消化特性影响

为了研究超声预处理对畜禽粪污厌氧消化的影响、优化超声预处理工艺,以牛粪为研究对象,结合修正的Gompertz方程分析厌氧消化的产气潜力和动力学过程,并采用宏基因组测序分析微生物群落的结构与组成。结果显示,适宜强度的超声预处理可有效破坏大分子有机质底物结构,对牛粪厌氧消化有一定促进作用。在200 W、400 W超声20 min时,两组VS沼气产率最高,提升效果分别为7.88%、8.04%;两组反应器中甲烷含量可提高至60%及以上。修正的Gompertz模型可以很好预测不同超声预处理下牛粪的产甲烷潜力(相关性系数R²>0.99)。在200 W超声20 min, TS、VS去除率分别可达41.56%、52.78%,比对照组提高了6.59%、7.08%;超声预处理厌氧消化后样品中优势微生物菌群丰度均高于未预处理组,其优势菌群主要为厌氧消化过程中产甲烷相关的微生物。研究表明选取超声预处理对提高牛粪厌氧消化效率有积极影响,同时还能减少病原微生物在环境中的传播风险。