畜禽粪便固态厌氧发酵产酸产气特性研究

以猪粪、牛粪和鸡粪3种典型畜禽粪便为原料,采用总固体(TS)质量分数为20%的厌氧发酵工艺,以pH值、挥发酸(VFA)含量、日产气量、累积产气量、CH_4含量及H_2S含量为考察指标,在中温(37±1)℃条件下考察畜禽粪便固态厌氧发酵产VFA和沼气的情况。结果表明:在发酵周期内,猪粪、牛粪和鸡粪厌氧发酵的累积产气量分别为23 155、25 480、13 025 m L;TS产气率分别为0.328、0.365、0.231 m~3/kg;沼气中CH_4平均含量牛粪组猪粪组鸡粪组,猪粪厌氧发酵产甲烷含量最稳定;H_2S平均含量猪粪组牛粪组鸡粪组,鸡粪发酵过程中臭味较重;pH值与VFA含量呈负相关,乙酸占VFA总量的60%~70%,各试验组基本处在适宜厌氧发酵pH值范围内。     

温度对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵的影响

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,在发酵原料C/N=28.3、TS=21.3%的条件下,研究了常温、中温(36℃)和高温(55℃)条件对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响.结果表明,常温组启动慢,日产气量少,不宜进行干式发酵;中、高温条件下干式发酵具有较好的产气效果,中温是较为合适的发酵温度.中温组和高温组的有机负荷率分别为1.69kg·m-3·d-1和1.89 kg·m-3·d-1,TS产气率分别为0.237 m3·kg-1和0.208 m3·kg-1,池容产气率分别为0.401 m3·m-3·d-1和0.393 m3·m-3·d-1,实验研究结果对干式发酵的实际应用具有一定的指导意义.     

机械搅拌半干法厌氧发酵实验装置设计及试验

针对我国畜禽养殖粪便产出量大,对环境污染严重的现状,利用沼气发酵技术在畜禽粪便处理方面的优势,设计开发了一种实验室用机械搅拌半干法厌氧发酵实验装置,用于畜禽干清粪便等农业有机废弃物半干法厌氧发酵实验研究,其总固体(TS)浓度在15%～20%;与传统湿法厌氧发酵相比,半干法厌氧发酵工艺具有沼液产生量少,处理效率高等优点。该实验装置可实现自动定时搅拌、自动温度控制、连续进出料厌氧发酵产气,能够完成不同发酵影响因素对半干法厌氧发酵产气效果的影响等实验研究,为实验室畜禽粪便无害化处理技术研究提供一种新的研究手段。     

基于连续运行条件下的稻秸干法厌氧发酵中试研究

为了探索连续进料运行下秸秆干法厌氧发酵的产气情况,设计了一种适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统,研究了牛粪单发酵启动试验、不同进料方式和氮源添加下的产气特征并且进行了技术经济性分析评估。结果表明:中试装置可实现含固率为20%的秸秆物料均匀混合,提高进料效率和实现连续发酵均衡产气。发酵启动试验阶段,牛粪单发酵29 d后具备处理稻秸所需的最佳厌氧微生物体系、适宜的发酵温度等,从而使连续进料阶段快速启动。在连续进料稳定运行阶段,秸秆进料量80 kg·d~(-1)并添加猪粪(干质量)4.54 kg·d~(-1)为补充氮源,单日CH4产气量从137.28 L·kg~(-1)VS达到227.8 L·kg~(-1)VS,并能连续维持20～22 m~3·d~(-1)。对于缺乏猪粪等氮源的地区可采用一次性投加的方式,单次补充68.1 kg猪粪(干质量)且定期补充时间为20 d。研究表明,该适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统技术可行且可实现连续进出料和稳定运行产气,并产生可观的经济效益。     

温度和碳氮比对木薯渣厌氧发酵产气量的影响

为研究温度和碳氮比(C/N)对木薯渣厌氧发酵制沼气过程中日产气量、累积产气量、容积产气率的影响,在统一干物质浓度、接种量的基础上分别进行为期31 d的的单因素试验.试验分别以C/N为25、30、35,发酵温度以30、35、40℃进行单因素三水平设计以优化木薯渣厌氧发酵的参数.结果显示,C/N在30时木薯渣厌氧发酵效果最好,发酵周期内平均日产气12.50 L,总累积产气量387.5 L,容积产气率为0.69 m3/(m3·d);发酵温度则在40℃时产气效果最佳,投料第5d达到日产气量最大值43.5 L,整个发酵过程总累积产气量295.3 L,平均日产气率9.53 L/d,干物质日产气率3.50L/(kg·d),容积产气率0.53 m3/(m3·d).     

浓稀分流-重点增温模式在猪粪沼气工程中的应用

以河北裕丰京安养殖有限公司2 MW沼气发电项目为例,介绍了浓稀分流-重点增温厌氧发酵工艺在低浓度猪粪污沼气工程中的应用,并对运行数据进行连续3个月的监测和分析。运行数据表明,采用浓稀分流-重点增温厌氧发酵工艺,猪粪原料(TS浓度1.8%)的产气率可达10.8 m~3/t;与传统发酵模式相比,容积产气率提升了50%,同时节省了41%的增温能耗。项目运行情况表明,浓稀分流-重点增温厌氧发酵工艺可以有效改善低浓度猪粪污水厌氧发酵项目的运行效率和经济效益。     

禽畜粪便厌氧发酵产气特性研究

为研究不同畜禽粪便厌氧发酵产气特性,通过批次厌氧发酵实验分类分析5种畜禽粪便的成分、沼液变化及产气规律。结果表明,畜禽粪便碳氮比为6.03~13.43,发酵过程中5种畜禽粪便沼液pH值基本维持在6~7.5,且氨氮浓度小于1500 mg?L_^-1。畜禽粪便发酵周期在47~55 d,出现两个日产气量高峰,且第二个产气高峰(160~393.5 mL)明显高于第一个(137~200 mL)。研究表明,畜禽粪便不存在氨氮抑制,可作为发酵原料。     

响应面法优化干清猪粪半干法连续厌氧发酵试验参数

为实现干清猪粪连续高效厌氧发酵，以干清猪粪为原料进行连续厌氧发酵试验，利用实验室自制连续厌氧发酵反应器探究水力滞留时间(HRT)、搅拌间隔与搅拌转速对干清猪粪连续厌氧发酵的影响，采用响应面分析法进行参数优化，得到最优参数组合：HRT 19 d、搅拌间隔2 h、搅拌转速30 r/min。经过干清猪粪连续厌氧发酵试验验证，其平均日产气量达23.48 L,VS降解率56.47%,平均容积产气率2.35 L/(L·d),能够实现干清猪粪连续厌氧发酵的高效稳定运行。因此，干清猪粪的无害化处理可采用半干法连续厌氧发酵运行，从而实现干清猪粪的资源化利用。     

鸡粪中温干式沼气发酵启动阶段温度变化对产气性能的影响

采用半连续试验研究了鸡粪中温干式沼气发酵启动阶段,温度从35℃骤降至15、20、25℃和30℃并再次恢复至35℃过程中,温度变化对产气性能的影响,以期为干式沼气发酵的启动提供科学依据。结果表明:温度变化影响启动阶段沼气产量和甲烷含量,变温期间,15、20、25、30℃和35℃最大容积沼气产率分别为0.017、0.126、0.357、0.442 L·L~(-1)·d~(-1)和0.493 L·L~(-1)·d~(-1);最大原料甲烷产率分别为0.011、0.074、0.211、0.261 L CH4·g~(-1)VS和0.294 L CH4·g~(-1)VS。对比35℃恒温发酵产气性能,温度骤降至15℃和20℃条件下运行的产气能力明显小于温度骤降至25℃和30℃条件运行的产气能力。温度变化幅度越大,产气性能受影响越大,沼气发酵微生物对一定温度变化范围具有一定的适应性,足够的时间范围内可以顺利恢复。在变温发酵启动过程中,相比脱氢酶,辅酶F_(420)浓度变化和甲烷产率之间具有更好的线性相关性。研究表明:鸡粪35℃中温干式沼气发酵可以顺利启动,但温度变化导致厌氧干发酵启动时间延长。辅酶F_(420)可以作为反映干式沼气发酵启动阶段污泥活性变化的指标。     

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。     

畜禽粪便厌氧发酵产气特性研究

为研究不同畜禽粪便厌氧发酵产气特性,通过批次厌氧发酵试验分类分析5种畜禽粪便的成分、沼液变化及产气规律。结果表明,畜禽粪便碳氮比为6.03～13.43,发酵过程中5种畜禽粪便沼液pH值基本维持在6.0～7.5,且氨氮浓度1 500 mg/L。畜禽粪便发酵周期为47～55 d,出现2个日产气量高峰,且第2个产气高峰(160.0～393.5 mL)明显高于第1个(137～200 m L)。研究表明,畜禽粪便不存在氨氮抑制,可作为发酵原料。     

蔬菜废弃物厌氧发酵产气特性

为探究蔬菜废弃物无害化处理效果,以菜花、甘蓝、白菜、西红柿废弃叶与牛粪为原料,在（35±1） ℃条件下,利用自行设计的沼气发酵装置,进行单因素厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中的产气量、甲烷体积分数、pH等各项指标,对蔬菜废弃物及其与牛粪混合原料厌氧发酵产气规律和特性进行研究。结果表明：菜花叶（A组）、甘蓝叶（B组）、白菜叶（C组）、西红柿叶（D组）单独厌氧发酵会出现两个产气高峰,平均日产气量分别为503.8、584.7、538.3、615.7 mL/d,32 d的累计产气量分别为16 121、18 709、17 226、19 701 mL,其中甘蓝的平均甲烷体积分数最高为50.8%;菜花叶+牛粪（E组）、甘蓝叶+牛粪（F组）、白菜叶+牛粪（G组）、西红柿叶+牛粪（H组）厌氧发酵的平均日产气量分别为1 036.8、699.8、775.2、910.9 mL/d,47 d的累积产气量分别为48 729、32 891、36 434、42 812 mL,其中西红柿废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵的平均甲烷体积分数最高为54.0%。蔬菜废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵呈现发酵周期延长、产气量升高、甲烷体积分数增加的趋势。     

餐厨垃圾中高温厌氧发酵的产沼动力学模拟及比较研究

通过批式试验研究了中温和高温2种工艺温度下餐厨垃圾厌氧发酵沼气产率及其动力学特征。结果表明:试验第33天,中温和高温处理系统比沼气产率分别达到706.14L/kg、897.80L/kg。Transference模型、修正的Gompertz模型和修正的Logistic模型均可以用来模拟餐厨垃圾中高温发酵产沼动力学过程,其中Gompertz模型具有更高的拟合度(R20.99),预测值与实验观测值之间的吻合程度更高(相对均方根误差RRMSE0.03,模型效率ME0.99)、拟合求得的中温和高温系统最大沼气产气潜能分别为0.43m~3·d~(-1)、0.64m~3·d~(-1),产气迟滞期分别为4.65d、3.65d,表明高温处理系统的产沼性能优于中温处理系统。     

日光增温水蓄能厌氧发酵反应器的运行试验

针对寒冷地区如何保证沼气越冬生产,且耗能低的问题,研制出一种日光增温水蓄能厌氧发酵反应器,该反应器具有良好的增保温和产气性能。并以牛粪为原料在环境温度不低于-23.2℃情况下进行了产气运行试验,结果发现整个产气周期物料温度从30.3℃一直升到49.5℃,日温度变化不大于1.1℃,池容平均产气率达到0.802m~3/(m~3·d),产气甲烷体积分数除前3d外都达到55%以上,表明反应器具有良好的增保温性能,较高的池容产气率和较好的产气质量。     

牛粪水稻秸秆厌氧共发酵产沼气操作参数优化

在牛粪中添加水稻秸秆进行厌氧共发酵产沼气,考察接种量、发酵温度、原料固体含量对发酵产沼气效果的影响。结果表明:厌氧发酵接种是必需的,随着接种量增多产气量增大,适宜的接种比例为10%(质量比);常温、中温(36℃)和高温(55℃)3种温度条件下,中高温发酵产气效果较好,中温更适合发酵;在20%、10%、5%(质量比)3种固体含量条件下,固体含量越大产气量波动越大,10%固体含量产气效果最好,发酵前30天累积产气量可达4 710 m L,容积产气率为0.313 m~3/(m~3·d)。本试验所得的结果可为牛粪水稻秸秆厌氧共发酵的实际应用提供参考。     

规模畜禽养殖场大中型沼气工程发展探讨

随着规模养殖业的快速发展,畜禽养殖场大中型沼气工程已成为沼气发展的一个热点。所谓大中型沼气工程,指的是采用300 m~3以上(含300 m~3)的厌氧发酵、贮气系统的工程。发酵工艺产生沼气、沼渣和沼液,不仅可以变废为宝,产生清洁能源和高效有机肥,而且对解决农村面源污染、从根本上治理水环境具有重要意义。     

酱油渣、牛粪与秸秆混合厌氧发酵产沼气的试验研究

由于酱油渣碳氮比较低,本研究利用牛粪和秸秆调节碳氮比,与酱油渣混合厌氧发酵以制取沼气。选取m(酱油渣)∶m(牛粪)∶m(秸秆)=3∶3∶4,考察了不同总固体(TS)条件下混合料液的发酵特性,测取了日产气量、p H值、甲烷含量等参数。结果表明,当总固体为10.65%时,产气效果最好,单位可挥发固体(VS)产气量为122.6 m L·g-1,平均甲烷含量达到61.07%,产气周期为36 d,p H值在发酵周期中先降低后升高,为甲烷正常发酵所需的p H值范围。     

凉州区南安新型农村社区楼宇化大型CSTR沼气集中供气站简介

<正>该站位于南安新型农村社区1 km处,由专业建设运营沼气集中供气的武威绿色家园玻璃钢有限公司于2014年10月投资建成并开始供气,工程采用先进的CSTR工艺,建设1000 m~3发酵罐,500m~3储气柜及配套设施,严格按照城市居民天然气标准铺设了管网、IC卡计量表等设备设施工程以社区周边畜禽粪便为原料.日处理畜禽粪便约20t,日产沼气600m~3,以略低于当地天然气热值同值折算后的价格向用气居民收取用气费用,已为该社区11栋楼500户农村居民供应上生物燃气;以低于当地日光温室使用的     

芦苇、牛粪、有机垃圾多物料厌氧发酵产沼气性能研究

在发酵原料TS固定的情况下,研究了有机生活垃圾与芦苇、牛粪以0∶2∶1、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0不同配比对厌氧发酵产沼气性能的影响。结果表明,对于芦苇来说,与有机垃圾和牛粪三物料混合发酵优于与有机垃圾或牛粪双物料混合发酵,三者比例为1∶0.5∶1.5的组合产气效果最好,发酵周期为37 d,最高日产气量达3.2 L/d,单位TS产气量为361.88 m L/g,单位VS产气量为411.22 m L/g。     

畜禽粪便稻草混合干式发酵产沼气试验研究

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,研究了干式发酵的启动特性和产气性能,考察了温度、接种液数量对发酵效果的影响。试验结果表明,在发酵原料C/N=25～30、TS=20%和T=(36±1)℃的条件下,以驯化后的浓缩池污泥作为接种物,实现了干式发酵的快速启动;相比于鸡粪和猪粪,风干的牛粪产气稳定且气量较多;对干式发酵进行接种是必需的,随着接种液数量增多,产气量增大,适宜的接种液比例为10%;温度对干式发酵产气效果影响较大,建议实际工程中选择中温条件进行干式发酵。