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%。     

不同配比牛粪与作物秸秆混合发酵的产气潜力研究

采用恒温厌氧发酵装置,在35℃和TS为8％的条件下,研究奶牛粪、肉牛粪与稻草、玉米秸秆、麦秆分别在1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1五种不同配比下混合发酵的产气效果.试验结果表明:在相同条件下,麦秆与奶牛粪以1∶9混合发酵的累计产气量最高,为13245 mL,最低的是麦秆与肉牛粪以1∶9的混合配比,仅5585 mL.而稻草与奶牛粪以3∶7混合配比的总甲烷含量最高,达6573mL,占总产气量的52％,最低为麦秆与肉牛粪以1∶9混合配比,仅2565 mL,占总产气量的46％.稻草、玉米秸秆、麦秆与奶牛粪、肉牛粪混合发酵时,其混合配比决定着总产量与甲烷含量,且与发酵周期的长短有关,另外pH值对厌氧发酵也有重要影响.     

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。     

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。     

农村生活垃圾厌氧发酵产沼气性能研究

文章研究了在TS为8%和5%,中温(35℃)与常温,粉碎程度为粗粒与细粒的条件下,不同组合的农村生活垃圾厌氧发酵的产气效果。结果表明,当TS为8%,中温粗粒条件下的累计产气量和TS甲烷产率达到最高,分别达8035 m L和0.2704 m~3·kg~(-1),而TS为5%,常温粗粒条件下,农村生活垃圾的累计产气量最低,仅为2453 m L。发酵过程中pH值维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵产气效果较好,而pH值低于6时,厌氧发酵受到明显抑制。此外,厌氧发酵对农村生活垃圾的重金属含量有明显去除作用。     

甘蔗物料与餐厨垃圾协同厌氧发酵及工程参数分析

以单一甘蔗物料、餐厨垃圾和两者混合物料开展厌氧发酵试验,验证混合原料协同厌氧发酵生产生物沼气的良好性能,并对混合物料的工程运行参数进行分析.结果表明,餐厨垃圾与甘蔗物料的协同作用,提升了甘蔗物料的日产气量,减缓了餐厨垃圾单一物料日产气量的波动.混合物料的产气峰值较餐厨垃圾提前4 d,物料产气率和TS产气率分别为140....     

马铃薯皮渣与牛粪不同配比产沼气效果研究

文章以马铃薯皮渣和牛粪为原料,通过厌氧发酵装置,进行混合发酵产沼气实验。将马铃薯皮渣和新鲜牛粪分别以100:0,80:20,50:50,20:80和0:100的比例均匀混合,利用自制的厌氧发酵装置在30℃的恒温条件下持续发酵34 d。通过测定反应体系的产气速率、沼气中CH_4含量、累计产气量、反应体系pH值变化情况,探究不同比例的马铃薯皮渣与牛粪配比对发酵产气效果的影响。研究表明,添加高比例的马铃薯皮渣对累计产气量具有明显优势,而牛粪对于加快产气速率具有明显促进作用。马铃薯皮渣和新鲜牛粪以80:20配比添加的反应体系累计产气量最高,但CH_4的平均浓度较低,连续34 d产CH_4平均浓度为58%。未添加马铃薯皮渣即配比为0:100发酵体系所产沼气中CH_4平均浓度高达75%,但累计产气量较低。因此,从原料有效利用角度考虑,马铃薯皮渣与牛粪配比为80:20时最适合发酵,TS有效利用率为35.22%,产气率为291.71 L·kg~(-1)。     

餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵工艺优化

在前期单因素试验的基础上,采用二次回归正交旋转组合设计,以总产气量为响应值,研究餐厨垃圾与牛粪质量比、温度、pH值、接种物与原料质量比4个因素对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响,建立了产气数学模型,并对模型进行了优化及降维分析.通过上述试验研究,得到最佳工艺条件为:餐厨垃圾与牛粪质量比为2.5,温度37.5℃,pH值7.0,接种物与原料质量比为4;4因素影响主次顺序依次为接种物与原料质量比、温度、餐厨垃圾与牛粪质量比、pH值;通过验证分析,模型预测值与试验值之间误差较小,方差分析不显著,模型拟合较好.     

餐厨、果蔬与鸡粪多元混合物料厌氧消化实验研究

文章研究了多元混合物料在不同混合比例条件下厌氧消化性能.以餐厨与鸡粪混合、果蔬与鸡粪混合、餐厨果蔬(TS计,8∶5)与鸡粪混合为原料,三种混合处理的混合比例均分别为4∶1,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,同时设单一餐厨、果蔬、鸡粪消化试验,进料负荷为2％(TS).结果表明:在三种不同混合原料中,相同比例条件下产气具有一致性,鸡粪含量较少的4∶1和3∶1条件下出现严重酸化现象,产气周期45天.比例为2∶1和1∶1条件下,出现酸化后恢复期短,自身调节能力较好.鸡粪含量较多的1∶2,1∶3和1∶4条件下并未出现酸化现象,产气周期20天.不同混合原料出现了协同或抑制作用,以餐厨与鸡粪、餐厨果蔬与鸡粪为原料的两个系统中,协同作用较明显,与理论产CH4量相比分别提高1.2％ ～45.5％和8.1％ ～27.0％,但以果蔬与鸡粪为原料的系统中协同作用不明显,甚至出现了一定程度的抑制.多元物料混合厌氧发酵实验中,餐厨垃圾与鸡粪在1∶2条件下混合时系统缓冲性能好,单位TS产气量573 mL·g-1,T90为16天,协同产气量提高45.5％,是最佳的混合比例.     

牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响

为研究牛粪与花椰菜废弃物的不同配比对厌氧发酵产沼气的影响,在中温条件下(35℃),以5种处理进行混合厌氧发酵,测定了厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)特性的变化。结果表明:花椰菜废弃物与牛粪的混合比例为2∶1时,总产气量比花椰菜废弃物对照组提高7.43倍,最高甲烷含量比花椰菜废弃物对照组提高了51.73%;同时,提前了水解酸化阶段,提高了体系的pH值,降低了VFA浓度。     

餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵

试验采用经堆肥处理过的玉米秸秆与餐厨垃圾混合厌氧发酵来提升厌氧发酵系统的稳定性。结果表明:经Modified Gompertz模型拟合,餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆以8∶2配比有最高的甲烷产气速率49 mL·g~(-1)VSd~(-1)(甲烷积累量543 mL·g~(-1)VS)。对发酵结束时氨氮和游离氨氮浓度的分析结果显示,餐厨垃圾与玉米秸秆或经过堆肥预处理的玉米秸秆混合发酵均能降低发酵体系中的氨氮和游离氨氮浓度。对发酵过程中pH值和CO_2/CH_4进行分析显示,玉米秸秆经堆肥预处理可以使厌氧发酵系统更稳定。     

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。     

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。     

牛粪高浓度批次厌氧发酵试验研究

在试验室条件下,对牛粪高浓度批次厌氧发酵进行试验研究,考察发酵温度、干物质含量和接种率对牛粪高浓度厌氧发酵效果影响。试验结果表明:牛粪高浓度厌氧发酵在工艺上是可行的;高温55℃厌氧发酵较中温35℃厌氧发酵产气快,发酵周期短,但能耗高,二者总累计产气量相近;高温厌氧发酵第15d累积产气量基本都达到了总产气量的95%以上;接种充分和发酵条件适宜条件下,干物质含量TS对累计干物质产气率影响较小,高浓度厌氧发酵可以有效提高反应器效率,且节水节能;随着接种率增大,高温高浓度厌氧发酵启动越迅速,平均日产气量越高,产气速度越快;接种率为30%时,第15d累计产气量为5 113mL,相当总产气量97%。     

不同物料厌氧消化最佳酸化时间的研究

该试验以生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)作为发酵原料,主要研究在常温(20℃±1℃)和中温(35℃±1℃)的条件下,不同物料达到pH值稳定状态的最佳酸化时间以及在酸化过程中TS,VS,pH值,COD理化性质的变化。最终研究结果表明:在常温条件下,生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)的最佳酸化时间分别是5天,4天,7天,7天和4天;在中温条件下,生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)的最佳酸化时间,分别是4天,3天,6天,5天和3天。据实验数据可知,中温条件酸化效果比常温条件酸化效果好。     

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。     

进料负荷对中试规模餐厨和果蔬混合厌氧消化的影响

餐厨和果蔬垃圾作为城市生活垃圾的主体,产量巨大,其高含水率的特点给传统的垃圾处理方法带来极大压力。中试规模下将餐厨和果蔬垃圾按质量比8∶5混合后进行两相厌氧消化研究。在产甲烷相有机负荷为1,2,3 kgVS·m-3d-1时,系统pH值始终维持在7.0~7.3之间,产气性能良好,负荷产气量和VS去除率分别为0.97,0.78,0.72 m3·kg-1VS和84%,87%,83%。当产甲烷相负荷升至4 kgVS·m-3d-1时,由于进入产甲烷相的有机酸含量迅速增加,造成了有机酸的积累,pH值降至6.8以下,系统产气性能受到抑制,负荷产气量和VS去除率分别降至0.51 m3·kg-1VS和76%。研究发现:中试规模下,餐厨和果蔬混合厌氧消化在低负荷下可有效避免有机酸的积累,得到较高的沼气产量;高负荷下系统稳定性被破坏,导致沼气产量大幅降低。     

腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵产沼气试验研究

文章以腐烂柑橘果实和猪粪为原料,通过测定厌氧发酵过程中发酵液和沼气的各项指标,探讨二次调节pH值是否可启动橘类比高的厌氧发酵系统及在此条件下腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵产沼气的最佳配比和最优接种率.研究表明:用石灰水调节pH值,尿素调节其C∶N,二次调节pH值可以重新启动橘粪比高的厌氧发酵系统.在二次调解pH值情况下,腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵最佳配比为2∶1,接种率30%最为适宜.该组合条件下产气可维持30天,TS产气率为480.69 mL·g-1,平均甲烷含量为51.5%,COD去除率为75.14%.     

牛粪与餐厨废弃物混合比例对厌氧发酵产氢的影响

为了提高厌氧产氢菌利用复杂原料产氢的能力和稳定性,在35℃条件下,采用批式试验,考察了牛粪与餐厨废弃物混合比例对混合厌氧发酵产氢的挥发性固体产氢率、pH值、液相末端产物组成和挥发性固体去除率等发酵特性的影响.试验结果表明,当牛粪与餐厨废弃物比例接近时,体系pH值维持在5.5左右,丁酸为主要液相末端产物,二者以40:40混合时,挥发性固体产氢率和挥发性固体去除率均达到最大值,分别为17 mL/g和27.9％;当底物以餐厨废弃物为主时,体系pH值在4.0以下,乙醇为主要液相末端产物,不产氢;当牛粪为主要底物时,体系pH值在6以上,乙酸为主要液相末端产物,产氢率低.     

接种量对农牧业混合原料干发酵产气性能的影响

为了更高效、环境友好化地利用甘肃省玉米秸秆和甘蓝尾菜等生物质资源,文章研究接种量对混合原料干发酵过程产气性能与启动速度的影响。试验在中温(37℃±1℃)TS为20%条件下,不同数量接种污泥与牛粪玉米秸秆或牛粪甘蓝菜叶混合后的干发酵过程,监测了接种量分别为20%,30%,40%时pH值、氨氮含量、日产气量、甲烷含量、累计产气量和累计产甲烷量等参数变化。结果表明:当接种污泥与牛粪玉米秸秆混合时,接种量40%的混合原料干发酵累计产气量最高,为207.46 L,平均甲烷含量52.2%,日最高产气量为11.76 L,日平均容积产气率为1.09 L·L^-1;当接种污泥与牛粪甘蓝叶混合时,接种量为30%的混合原料干发酵累计产气量最高,为159.96 L,平均甲烷含量47.8%,日最高产气量为8.90 L,日平均容积产气率为0.84 L·L^-1;除20%接种量与牛粪玉米秸秆混合试验组第3天才开始产气外,其余干发酵均在第1天就开始产气;由于接种污泥的缓冲作用,所有厌氧干发酵过程中氨氮含量一直低于1500 mg·L^-1,没有发生厌氧反应被抑制的现象。混合原料恒温干发酵可以实现生物质资源更合理的应用。