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。     

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。     

3种添加剂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FeSO4.7H2O、皂土、活性炭,研究它们对牛粪厌氧发酵产气特性的影响。试验结果表明:添加FeSO4.7H2O、皂土、活性炭均能促进牛粪的厌氧发酵,与对照组相比,产气量分别提高了11.8%、20.4%、8.8%。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵的影响

探讨了不同含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵过程中启动时间、产气周期和累积产气量的影响.研究表明:含水量为60%、70%和80%情况下牛粪和玉米秸秆均可进行厌氧发酵,且与含水量为90%的传统湿式发酵相比,干式发酵的启动时间较早,最多可提前9 d;产气周期较长,最多可延长7 d;累积产气量较高,最高可提高23%.在不同含水量的干式发酵过程中,含水量60%的发酵试验启动最早,产气周期最长,含水量为70%的发酵试验累积产气量最高.     

基于Box-Behnken建立NaOH对黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气模型研究

以大庆区域的秋季秸秆和杏树岗奶牛广场牛粪为实验材料,采用单因素静态实验法对厌氧发酵产气技术进行优化.运用Box-Behnken进行设计,以黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气为响应值,探究黄贮和牛粪固体质量浓度(TS)、发酵温度、添加不同浓度的NaOH,KOH对产气效率的影响,经过响应面分析建立的数学模型,结果显示黄贮和牛粪混合...     

牛粪常温厌氧发酵特性的试验研究

[目的]探求较低温度下厌氧发酵的变化规律,为提高厌氧发酵效率提供科学数据.[方法]利用固体发酵罐,采集呼图壁西域春奶牛场的鲜牛粪为常温厌氧发酵的原料,以容器体积的1/4原料量进行39 d的厌氧发酵,并对发酵前后牛粪常规理化指标进行了检测分析.[结果]常温厌氧发酵从第7 d开始产气,第31 d停止产气,总产气量是3 893 mL,第26 d时沼气的日产气量相对最高,达730 mL/d;外界温度和pH是影响产气量的主要因素,其中堆体中层温度>表层温度>室温,pH(在6.4～7.3)总体表现为下降的趋势;TN含量有一定降低,TP含量呈上升趋势,TK含量变化不明显.[结论]牛粪作为有机肥完全符合技术指标要求,而且发酵后,总养分和有机质均有一定程度的增加.     

不同原料配比对厌氧发酵过程中产气量VFA和脱氢酶活性的影响

以牛粪和小麦秸秆为发酵原料,研究了不同牛粪(M)与小麦秸秆(S)的干物质配比(牛粪与秸秆的比例为1∶1、2∶1和3∶1)对厌氧发酵产气过程的影响。结果表明,添加小麦秸秆处理的产气量显著高于秸秆与牛粪单独发酵处理(P<0.05),其中牛粪与秸秆的配比是1∶1的产气量为(31823.7±691.2)mL,比秸秆、牛粪以及牛粪与秸秆比例为2∶1和3∶1四个处理的产气量分别提高了208.7%、11.5%、2.8%和5.2%。因此,以M∶S=1∶1进行混合厌氧发酵效果最好。挥发性脂肪酸(VFA)与日产量间呈极显著性正相关(P<0.01),但脱氢酶活性与产气量相关性不显著(P>0.05)。     

测量搅拌对高固含量牛粪沼气发酵产气量的影响实验

本实验根据不同搅拌条件下牛粪厌氧发酵产气情况进行对比实验分析,确定相对合理的搅拌参数。在实验室条件下,将9个相同浓度相同体积的物料,每天进行不同时长不同次数的搅拌,做28d厌氧发酵产气测试,通过对实验数据的比较分析,确定本实验沼气发酵的最优搅拌时长和次数。结论是每天搅拌4次,每次搅拌10min产气量最高。     

添加水葫芦对牛粪厌氧产沼气的影响

在中温(35℃)条件下,采用批量发酵方式,研究了不同添加比例的水葫芦对牛粪厌氧发酵产气特性的影响.试验没置了水葫芦添加馈分别为牛粪鲜重的5%、10%、15%、20%和25%等5个处理.研究结果表明:水葫芦的添加对系统产气有明显促进作用,其中以15%添加量产气效果最好,在90 d的试验过程中,总产气量较对照高出177%.但是水葫芦的添加量并非越多越好,添加量与产气率的关系为先升后降的一条抛物线,说明在水葫芦添加比例为15%时,牛粪中的产甲烷菌具有最伟活性.     

不同高径比反应器对厌氧发酵产气特性的影响

圆柱形反应器的H/D（高径比）是影响厌氧发酵效率的一个重要因素,为此研究了在发酵液浓度、接种量一定的情况下,对H/D为2.18、4.66、5.00、6.66四种不同高径比反应器对COD（Chemical oxygen demand）去除率、容积产气率及平均容积产气率的影响。结果表明,H/D为2.18的反应器COD去除率最大,容积产气率、平均容积产气率也最大。     

载体对26℃条件下牛粪厌氧处理性能的影响

在26℃低温条件下,采用两步发酵法观察玻璃纤维、尼龙纤维和岩棉对牛粪厌氧处理沼气产量、pH值、总COD去除率的影响。结果表明,添加载体对流动发酵期间的pH值没有显著影响;岩棉载体由于脱落导致较低的沼气产量,玻璃纤维和尼龙纤维载体对沼气产量的影响主要出现在发酵的16～30d,其沼气产量分别比对照提高13.30%和12.75%(P<0.05),在发酵的24～30d,添加玻璃纤维和尼龙纤维使总COD去除率分别提高10.86%和8.83%(P<0.05)。在低温条件下,采用两步的流动发酵可以在一定程度上提高反应器的沼气产量。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

畜禽粪便与秸秆混合发酵及贮藏阶段沼液中碳氮元素变化

为研究沼液从产生到贮藏期间碳氮元素的变化规律,将猪粪、鸡粪和秸秆混合,进行中温厌氧发酵,并在常温下以密闭静置、密闭搅拌、敞口静置、敞口搅拌等4种方式贮藏沼液,跟踪并分析了猪、鸡粪和秸秆混合发酵沼液在厌氧发酵及贮藏期间碳、氮元素的形态和含量变化。结果表明:厌氧发酵阶段,沼液中的总有机碳(TOC)和总氮(TN)浓度均有所增加,增加幅度在15.0%~36.1%之间,其中TOC在第18 d达到最高浓度(6467 mg·L~(-1)),TN在第23 d达到最高浓度(4181 mg·L~(-1))。贮藏阶段,沼液中的TOC、TN浓度均有所降低,TOC先下降后升高,总体降低幅度较小(2.9%~12.0%),降幅顺序为敞口静置敞口搅拌密闭静置密闭搅拌;TN先升高后降低,总体降低幅度较大(4.2%~56.2%),降幅顺序为密闭静置密闭搅拌敞口静置敞口搅拌。综上,厌氧发酵18~23 d的沼液碳氮元素含量最高,采用密闭静置方式并缩短贮藏时间可减少沼液贮藏过程氮元素的损失。     

醋酸预处理对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的影响

为了探究醋酸预处理提高厌氧发酵产气量的原因,研究用醋酸预处理水稻秸秆,之后将预处理后的水稻与牛粪混合进行厌氧发酵,测定发酵初始环境和发酵过程中纤维素酶活力、还原性糖含量、VFA 含量、pH 及日产气量,并且对其发酵过程中的稳定性系数进行分析。结果表明,水稻秸秆在 4%的醋酸浓度下预处理 4 d 处理组的总沼气产量最高为 11 605 mL,且显著高于未经预处理总沼气量 6 450 mL（P<0.01）,且该处理的日产气量的峰值提高和出现的时间提前;厌氧发酵的初始环境、过程环境、环境稳定性以及他们之间的相互作用关系受醋酸预处理影响;醋酸预处理提高总沼气产量的主要原因是,醋酸预处理使厌氧发酵初始环境和过程环境更加协调,使发酵系统更加稳定。研究表明,醋酸预处理能够显著提高沼气产量,为醋酸预处理技术提供一定的参考。     

厌氧发酵技术工厂化生产沼气的现状及展望

应用厌氧发酵技术工厂化生产沼气即可回收能源又可解决环境污染问题,所以受到各国政府的高度重视。文章介绍了国内外厌氧发酵技术工厂化生产沼气的现状,展望了厌氧发酵技术工厂化生产沼气的发展前景。     

水葫芦沼气利用新工艺研究

[目的]研究水葫芦沼气利用的新工艺。[方法]水葫芦经固液分离后,设计水葫芦渣批量干发酵以及水葫芦汁常温、中温批量发酵等系列厌氧消化试验。[结果]水葫芦渣可以进行干发酵,TS=20%的原料产气率为385 ml/g TS,明显高于TS=25%(343 ml/g TS)和30%(288 ml/g TS)的原料产气率;水葫芦汁常温批量发酵的产气潜力为2.2 ml/g,COD的降解率高达91.27%,COD产气值为332 ml/gCOD,发酵时间为32 d;水葫芦汁恒温批量发酵的COD降解率为86.43%,COD产气值为312 ml/g COD,发酵时间为25 d。[结论]水葫芦沼气利用的新工艺可有效避免直接发酵导致的问题。     

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。     

黑龙江厌氧技术处理畜禽粪便现状及发展方向探讨

用厌氧发酵技术处理对环境污染严重的畜禽粪便,越来越受到人们的关注,具有广泛的发展前景。黑龙江省由于冬季气温低,厌氧发酵技术发展缓慢,至今仍处于家庭户用模式。文章根据黑龙江厌氧技术发展现状,并分析其原因,拟找出解决问题的途径,对今后的发展方向进行了探讨。     

厌氧发酵在线监控技术研究进展

厌氧发酵是一个复杂、多变的微生物学过程,为了提高沼气工程运行的稳定性,需要对厌氧发酵过程进行实时数据采集和监控,以实现对沼气工程运行进行统计、分析以及科学决策。概述了发酵温度、pH、氧化还原电位、氨氮浓度和气体成分等在线监测的主要参数,介绍了厌氧发酵在线监控系统结构,总结了厌氧发酵在线监控技术目前存在的问题,并提出了今后的研究重点,为提升沼气工程厌氧发酵在线监控技术水平提供参考。