水葫芦厌氧发酵试验及其产气模型研究

水葫芦是厌氧发酵制沼气的一种良好原料。以水葫芦为唯一底料进行厌氧发酵制沼气试验,研究其发酵过程的产气特性,并建立两阶段模型分析水葫芦厌氧发酵的产气过程。结果显示:水葫芦厌氧发酵产气潜力约为500mL/gTS(总固体含量);两阶段模型与发酵试验过程基本吻合,模型误差小于10%。     

接种量和碳氮比对奶牛废物厌氧发酵产气特性的影响

为研究接种量、碳氮比(C/N)对奶牛废物厌氧发酵的影响。在接种污泥量为10%和20%,酒糟调节C/N在25:1、27:1和29:1的条件下,分析奶牛废物厌氧发酵过程中沼气产气率、甲烷产气率和硫化氢含量。结果表明：接种量在10%~20%范围内,启动速率、沼气产气率、甲烷产气率及硫化氢含量随接种量增大而增大,不同接种量的沼气和甲烷产气高峰期大致相同,都在第10天左右。C/N为27:1条件下的沼气产气率和甲烷产气率均最高,其次为29:1和25:1时的产气率。说明通过酒糟增大了奶牛粪便的C/N后,对厌氧发酵的效果有一定促进作用。甲烷与硫化氢的平均含量高低变化一致,即甲烷平均含量高时硫化氢平均含量也相应高。综合分析,本试验条件下,接种量20%、C/N为27:1时,沼气产气率和甲烷产气率分别达到44.3 L/kg、24.09 L/kg,为奶牛废物厌氧发酵的最适宜条件。     

产纤维素酶菌系的添加对厌氧干发酵产沼气的影响

为了提高农作物秸秆和畜禽粪便的利用率,通过在沼气厌氧发酵系统中添加降解纤维素类复合菌系,以提高产气性能。试验以玉米秸秆和牛粪为原料,在发酵温度为37℃,固体物浓度为20%,接种物含量为30%,粪草比为1:2的发酵条件下中接入1%的复合菌系进行厌氧干发酵产沼气的研究。试验结果表明由Bacillus siamensis和Bacillus subtilis subsp. Stercoris构成的复合菌系使沼气产量提高25%,甲烷产量提高55%,原料产气分别为86.4 mL/gTS和111.4 mL/gVS。试验为纤维素类生物质能的利用提供了一定的参考价值。     

腐烂、 病害苹果、 梨的沼气发酵实验研究

为寻求非商品水果的无害化、资源化处理新途径,本研究以腐烂、病害苹果、梨为原料,通过厌氧发酵将其转化为沼气及有机肥原料。结果表明：腐烂、病害苹果的总固体（TS）、挥发性固体（VS）产气率分别可达643.24mL/g和674.22mL/g,腐烂、病害梨的TS、VS产气率分别可达421.14mL/g和426.74mL/g;经沼气发酵后,腐烂、病害苹果的原料TS、VS降解率分别为86.40%和88.20%,能源转化效率可达82.23%;腐烂、病害梨的原料TS、VS降解率分别为54.45%和59.75%,能源转化效率为50.60%。说明腐烂、病害苹果、梨均可作为良好的沼气发酵原料。     

接种量对醋渣干发酵的影响

以醋渣为原料,在严格控制厌氧发酵温度的条件下（38±1℃）,采用批量进料发酵工艺,研究不同接种量对其厌氧干发酵性能的影响。结果表明：醋渣与污泥质量比为2：1（干物质量比3.05）、质量比为1：1（干物质量比1.52）、质量比为1：2（干物质量比0.76）厌氧发酵TS产气潜力分别为270.35、314.67、408.22ml/g, VS产气潜力分别为295.56、344.02、446.95ml/g;加大接种量能够避免酸化、快速启动厌氧发酵、加快产气高峰的出现、减短发酵周期、提高原料产气率等。     

湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响

为探索湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响,在含固率为20%、发酵温度55℃的条件下进行厌氧发酵试验。采用L9(3³)正交试验设计,研究湿热预处理的加水率、温度、时间对餐厨垃圾干式厌氧消化产沼气的影响。结果表明:湿热处理后餐厨垃圾的理化性质有明显变化,日产气量、累积产气量以及TS和VS的去除率明显升高。当湿热预处理条件为加水率50%、温度120℃、时间80 min时,SCOD值最高,为101050 mg/L,比未处理时提高了5.6倍。同样,该条件下日产气量出现的两个产气峰值最高,累积产气量也最高,为269.10 ml/gVS,与未处理相比累积产气量提高49.4%。各因素对餐厨垃圾厌氧发酵产气量影响的主次关系为:温度>时间>加水率,处理温度和处理时间对产气量有显著性影响,加水率对产气量影响较弱。     

如何加强沼气池越冬管理

<正>在沼气发酵中,温度是影响沼气发酵速度的关键因素。进入冬季,随着气温的下降,产气速度会越来越慢,甚至完全停止。为保证沼气池冬季正常产气,在入冬前要做好以下工作:     

有机废水制取氢气的研究现状与展望

笔者概括了国内外厌氧发酵制取氢气的研究进展,并对厌氧发酵制取氢气所需的条件、原理、影响因子、不同方法进行了评述。结果表明：乙醇型发酵是目前最好的产氢类型,生物制氢技术具有良好的发展前景。     

家用沼气池的科学管理

要想使家用沼气池经久不衰地产气好、产气旺,必须把沼气池当做有生命的生物体来看待,按照沼气微生物生长繁殖规律,加强沼气池的日常管理。1.加强沼气池的吐故纳新沼气池的发酵原料经沼气细菌发酵分解产生沼气,若不及时补     

沼气池安全越冬要点

温度是沼气发酵的重要条件，温度适宜则甲烷菌繁殖旺盛，活力强，厌氧分解和生成甲烷的速度就快，产气就多。冬季温度低，不利于沼气发酵产气，因此，加强沼气池的冬季管理十分重要。     

低温条件下牛粪沼气产甲烷菌多样性初步研究

为了在低温条件下调查牛粪沼气产气高峰期的产甲烷菌菌群结构。采用分子生物学方法构建16S rDNA基因文库,随机分析文库中60个克隆的16S rDNA基因序列,研究了牛粪沼气池发酵液中产甲烷菌的菌群结构。结果表明,在60个克隆中,18个属于甲烷八叠球菌属（Methanosarcina sp.）与Methanosarcina spAK-16菌株同源程度最高,相似性为99%。7个属于甲烷八叠球菌科（Methanosarcinales）,15个属于甲烷鬃毛菌属（Methanosaeta）。利用MEGA 4.0软件分析60个克隆的16S rDNA序列,构建相应的系统进化树,结果显示,60个克隆子主要分为两大类群GroupA和GroupB。其中以属于甲烷八叠球菌属(Methanosarcina sp.)为主要类群,占全部克隆的42%,另一部分以甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)为主要类群,占25%。在整个发酵周期中到投料第18天达到产气最高峰。随着产气高峰期的过后,产气量逐渐下降。1个周期的总产气量504.91 mL 折合8 m3发酵罐产气量21.71 m3,其中甲烷气体总量为62%。分析低温（4℃）条件下以牛粪为主要发酵原料的沼气池产气高峰期的优势产甲烷菌群,结果发现甲烷八叠球菌属(Methanosaeta sp.)占总数的42%。     

水葫芦叶柄对磷及悬浮物的吸附研究

在前期工作中我们发现,水葫芦叶柄切片经养猪场沼液浸泡后,其总磷含量增加一倍。为了探讨水葫芦叶柄切片总磷含量增加的原因,我们就水葫芦叶柄切片对可溶性磷和不可溶性磷及悬浮物的吸附作用进行了研究。结果显示:水葫芦叶柄切片对水体中的可溶性磷没有吸附作用;在本实验条件下,未能吸附磷酸钙固体颗粒;能从沼液池中吸附相当于自身重量60%的悬浮物;该悬浮物总磷含量为0.71%。因此,我们推断,水葫芦叶柄切片经沼液浸泡后总磷含量增加的主要原因是由于其从沼液中吸附了大量的悬浮物。     

农村小批量餐厨垃圾单相厌氧消化现场化处理及效益分析

利用农村已有的8 m3户用沼气池,探索技术可行且应用成本相对较低的单相厌氧消化工艺条件,实现农村小批量餐厨垃圾现场化处置,并无害化处理终端废弃物实现资源化利用。原料取自四川省内农户家庭,采用单相半连续发酵进行厌氧消化,选定进料有机负荷与接种量为工艺条件变量,以实际产气量、挥发性脂肪酸(VFA)含量等为评价指标,并对其终端废弃物沼液与沼渣进行取样分析。结果表明：农村餐厨垃圾基本理化特性使其具备适用厌氧消化技术的条件和可能性,将其进料有机负荷控制在10 gVS/L,接种量维持在20~30 gVS/L 范围内,该厌氧发酵系统有着相对较高的降解效率,实际产气量在457~485 mL/gVS范围内,其产生的沼气可直接作为清洁能源使用,其终端废弃物沼渣沼液符合农业部生物有机肥国家标准(NY 884—2012),可直接作为农业有机肥施用。可得出结论,以农村户用沼气工程现有的管理水平与管理模式为基础,对餐厨垃圾进行单相厌氧消化,无需大量额外的辅助设备与复杂操作流程,厌氧消化工艺操作简单易行且便于推广,经济效益明显,环境效益较优。     

添加剂对水葫芦玉米秸秆混合青贮品质的影响

为开发利用水葫芦生产优质青贮,本研究制作了水葫芦单贮和5种水葫芦玉米秸秆混合青贮（混贮）,5种混贮的水葫芦︰玉米秸秆（质量比）分别为80︰20、70︰30、60︰40、50︰50和40︰60（简称为80︰20混贮等）,并在单贮和各种混贮中设对照（CON）组、添加玉米秸秆绿汁发酵液（FGJC）组、添加水葫芦绿汁发酵液（FGJW）组、添加蚁酸（FA）组和添加四蚁酸铵（FOR）组。每个处理作2次重复,常温下贮存60d,开封后测定青贮的pH、干物质回收率（DMR）、气体损失率（GLR）、氨态氮（NH3-N）等指标。结果表明,4种添加剂在所有青贮中都有一定的添加效果,其中,FGJC组和FGJW组在80︰20混贮中的添加效果最佳;混贮的品质均优于单贮。调制水葫芦玉米秸秆混贮是开发利用水葫芦的一条极佳途径。     

沼气发酵原料研究进展

为了拓宽沼气生产的使用范围和发展空间,促进中国农村生态能源事业的快速发展。综述了国内外有关沼气发酵原料的研究,主要从富氮和富碳原料以及水生植物、农产品加工的各种有机废物和废水、城市垃圾及生活污水等方面的发酵沼气进行阐述,并对其发展趋势进行了展望,旨在为农村沼气的深化研究与合理利用提供参考。     

Chemical composition and methane yield of maize hybrids with contrasting maturity

Maize (Zea mays L.) is the most important substrate for biogas production in Germany. This study was conducted to determine the influence of harvest date and hybrid maturity on the yield and quality of maize biomass for anaerobic methane production. In 2004 and 2005, maize hybrids of widely contrasting maturity were grown on a loamy sand soil (Haplic Luvisol) near Braunschweig, Germany. Whole-plant yield was determined several times after female flowering and the biomass analysed for nutrient composition. The specific methane yield (SMY) was measured using 20 l batch digesters. In both experimental years, the late energy maize prototypes had a lower concentration of fat and protein, but higher concentration of ash, detergent fibre, and lignin as compared with the climatically adapted medium-early hybrids. Despite substantially different nutrient concentration among the maize hybrids, no clear-cut association existed between chemical composition and specific methane yield. Contrary to the medium-early hybrids, the late hybrids attained both maximum specific methane yield and maximum methane hectare yields at the final harvest date. In the very long growing season of 2004, the highest individual methane yield of 9370 N m³ ha⁻¹ was obtained by the hybrid with the latest maturity used in the study. It appears that late energy maize, which can take full advantage of the growing season, is better suited for biogas production, provided that the whole-plant dry matter concentration is high enough to produce good quality silage.     

混合比例对水葫芦与玉米秸秆混合青贮效果的影响

为开发利用水葫芦生产优质青贮,调制了5种混合比例的水葫芦与玉米秸秆混合青贮及水葫芦青贮。5种混合青贮是按水葫芦︰玉米秸秆（质量比）分别为80:20、70:30、60:40、50:50和40:60进行调制。每个处理作2次重复,常温下贮存60d,开封后测定青贮的pH、干物质回收率（DMR）、气体损失率（GLR）、氨态氮（NH3-N）等指标。结果表明,所有混合青贮的pH均显著低于水葫芦青贮（P＜0.01）;70:30、60:40、50:50和40:60混合青贮的pH均低于4.2,它们的NH3-N也都显著低于水葫芦青贮（P＜0.01）。可见,在水葫芦中添加适当比例的玉米秸秆可调制优质混合青贮。