温度对菠萝叶渣厌氧发酵产气特性的影响

通过自行研究设计的恒温发酵装置,以菠萝叶渣为发酵原料,在C/N为25∶1,总固体物浓度(TS)为20%,接种量为30%的条件下,在25～40℃温度范围内,以5℃为梯度,进行批量厌氧发酵试验,研究发酵温度对菠萝叶渣厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明,发酵温度为35℃的试验组的产气量为662.8 L,明显优于其他3组;而发酵时间也稍小于其他3组,而甲烷含量与其他3组相差不大。菠萝叶渣厌氧发酵在其发酵温度时产气速率、产气量均随温度的升高而增大;当超出35℃时,产气速率减小,产气量下降。说明发酵时间不是随着温度的升高而缩短,单一以温度来断定发酵时间的长短是不切合实际的。     

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).     

温度及总固体浓度对实验动物粪便厌氧发酵产气特性的影响

为了探究温度、总固体浓度对实验动物粪便厌氧发酵产气量和产生沼气的成分的影响,确定实验动物粪便发酵的最佳温度和最佳进料量,通过自行设计的厌氧发酵装置,在恒温30℃、35℃、40℃、45℃、50℃条件下,分别进行了总固体浓度为8%、10%、12%、14%、16%、18%的厌氧发酵实验。本试验以清洁级(CL)wistar大鼠粪便和秸秆、普通级(CV)科研用实验兔粪便和秸秆的混合物(按C/N为25/1配比)为发酵原料,以常温厌氧发酵池的发酵料液为接种物(接种量为料液总量的30%),进行批量厌氧发酵试验,探究在不同温度下不同总固体浓度的发酵原料的厌氧发酵效果。结果显示,以清洁级(CL)wistar大鼠粪便和秸秆混合为发酵原料时,35℃、总固体浓度为18%为其最优试验组,日产气量的最大值和累积产气量分别达到463 m L和7557m L,且随着总固体浓度的增加,累积产气量有上升趋势;以普通级(CV)科研用实验兔粪便和秸秆为发酵原料时,由于pH过低,造成了试验失败,可见pH对于厌氧发酵的启动有着重要的影响。     

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.     

聚合草厌氧发酵产气潜力的试验

以新鲜聚合草为发酵原料,在实验室自行设计的发酵装置上进行了厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中发酵液和沼气的各项指标,对蔬菜废弃物厌氧发酵的可行性及接种量对发酵过程的影响进行了研究.结果表明,聚合草用厌氧发酵工艺处理是可行的;在试验采用的10%、20%、30%和40%四个水平的接种量中,最佳接种量为20%时,聚合草TS=12.40%的产气率为95.43 mL/g,VS=83.9的产气率为1006.36 mL/g.明显高于其他3组实验.     

鸡粪与玉米秸秆混合发酵沼气产量影响因子研究

为探索物料配比、发酵温度、初始发酵浓度与产气量之间的关系以及各因素的重要性,通过自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆和鸡粪混合物为原料,在20、25、30、35、40℃下按不同干物质配比及初始发酵浓度分别进行厌氧发酵,分析不同物料配比、发酵温度、初始发酵浓度对发酵过程中pH值、累积产气量和TS产气量的影响,并对影响沼气发酵的各因子进行重要性排序。结果表明,物料配比、初始发酵浓度和发酵温度是影响产气量的重要因子,鸡粪与玉米秸秆2∶1、初始发酵浓度为20%时沼气产量最大;发酵温度在35℃左右时,各处理均能达到最优发酵效果;各因子对沼气产量影响的重要性依次为温度>初始发酵浓度>配比。因此,适当调整发酵温度以及初始发酵浓度将会有效提高沼气发酵利用效率。     

控温和添加垃圾液对水葫芦发酵效果影响的研究

利用自制200 L厌氧发酵罐,分别在35℃和53℃恒温条件下,在剪切处理的水葫芦中添加不同比例的垃圾液进行厌氧发酵,观察对其发酵产气的影响及其发酵原料的全碳降解率.结果在相同控温条件下,添加40%和30%垃圾液处理的产气量及产气率分别是不添加垃圾液处理的产气量及产气率的1.32倍、1.19倍和1.87倍、1.48倍;相同进料量条件下,高温(53℃)发酵有利于发酵原料全碳的降解,发酵30 d后全碳降解率即可达到31.52%.水葫芦汁、渣分离的发酵总产气量比剪切处理提高46.10%,恒温35℃发酵15 d,水葫芦汁发酵沼液的COD降解率为75.73%,水葫芦渣发酵沼渣的全碳降解率为15.86%.     

不同配比猪粪、小麦秸秆混合厌氧发酵产气特性研究

【目的】研究不同配比猪粪与小麦秸秆混合厌氧发酵的产气特性,为提高小麦秸秆利用率和产气效率提供依据。【方法】选取猪粪、小麦秸秆及其不同配比(干物质质量比1∶1,2∶1,3∶1)的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,研究不同发酵原料厌氧发酵过程中pH值、日产气量、累积产气量、气体成分和干物质产气率的变化。【结果】仅以猪粪为原料进行厌氧发酵时,日产气量的峰值(2 142.2 mL/d)、累积产气量(70.36 L)和干物质产气率(351.8 mL/g)明显高于其他4种发酵原料;在3种混合发酵原料中,猪粪与小麦秸秆配比为3∶1时,其日产气量的峰值(2 011.7 mL/d)、累积产气量(49.08 L)和干物质产气率(245.4 mL/g)明显高于其他2种混合发酵原料。随着厌氧发酵时间的延长,猪粪与小麦秸秆及其按不同比例配比时,所产气体中的甲烷体积分数呈逐渐增加趋势,在厌氧发酵中后期甲烷体积分数达到45%以上;所产气体中硫化氢的体积分数呈逐渐下降趋势,其中猪粪所产气体中硫化氢的体积分数较其他处理高。【结论】在厌氧发酵过程中,合理调控猪粪与小麦秸秆的配比,既能提高小麦秸秆的产气量,又能缩短猪粪的产气周期,降低硫化氢体积分数。     

总固体质量分数对玉米和小麦秸秆中温发酵产气效果的影响

【目的】探索总固体质量分数与作物秸秆厌氧发酵效果的关系,为户用沼气最佳进料量的确定提供理论依据。【方法】分别以玉米秆和小麦秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,设计8%,12%,16%和20%4个总固体质量分数处理,采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置在30℃中温条件下进行厌氧发酵,研究不同总固体质量分数对秸秆产气速率、累积产气量和干物质产气率的影响。【结果】各总固体质量分数处理条件下,发酵料液的产气速率变化均与其pH值关系密切;高总固体质量分数处理条件下,发酵料液易发生酸化,但在一定范围内,发酵仍然可以正常进行;玉米秆、小麦秆最大产气速率与累积产气量均随总固体质量分数的增加而上升;玉米秆干物质产气率在总固体质量分数为20%时达到最大值(297.78mL/g),小麦秆干物质产气率在总固体质量分数为16%时达到最大值(242.15mL/g)。【结论】总固体质量分数16%是玉米秆、小麦秆中温(30℃)液体发酵的最适宜质量分数。     

鸭粪、鸡粪不同料液浓度对沼气发酵产气特性的影响

在自然温度、ｐＨ值未经调节（７．０左右）的条件下，鲜鸭粪的ＴＳ％＝２６．３６％，ＣＮ＝１４．３９，原料干物质产气率为０．１９ｍ３ｋｇ－１，产气效果佳，料液浓度可高达１０％左右，是沼气发酵的理想原料；鲜鸡粪的ＴＳ％＝２９．６２％，ＣＮ＝１０．７６，原料干物质产气率为０．０４ｍ３ｋｇ－１，产气效果差，料液浓度为６％～１０％．     

瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物的发酵特性

利用体外发酵法研究了瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物(黑麦草叶、黑麦草茎、稻草秸、花生壳,木质素含量依次上升)的发酵特性.结果表明:瘤胃厌氧真菌体外发酵不同底物时的96 h累积产气量、底物干物质消失率和纤维素消失率差异均不显著,瘤胃细菌体外发酵时的干物质消失率和纤维素消失率均随底物木质素含量的上升而显著下降(P<0.05).此外,各真菌培养组96 h发酵液中,稻草秸组的木聚糖酶酶活力显著高于黑麦草叶和黑麦草茎(P<0.05),发酵相同底物时,真菌产生的木聚糖酶酶活力是羧甲基纤维素酶酶活力的23-65倍.各细菌培养组96 h发酵液中,黑麦草叶和黑麦草茎的木聚糖酶和羧甲基纤维素酶酶活力显著高于稻草秸(P<0.05).     

蓝藻泥干发酵潜力研究

探讨藻泥干式发酵资源化利用的潜力。以太湖脱水藻泥为原料,进行干式厌氧发酵产沼气试验,分析蓝藻干式发酵的可行性。结果表明,接种物与蓝藻体积比为3∶7时,在恒定温度为35℃的发酵环境中发酵42d,蓝藻TS产气潜力为352.31mL/g,VS产气潜力为381.59mL/g,产气高峰时沼气中甲烷的含量为67.25%,蓝藻TS利用率为50.15%,VS利用率为52.39%,TOC利用率为53.86%。蓝藻泥可以作为发酵原料直接进行干式发酵。     

玉米花生间作对玉米干物质积累与分配的影响

[目的]为肥料调控,实现玉米花生间作高产提供理论依据。[方法]设置单作玉米、玉米花生间作2种种植方式及180、360kg/hm22个氮水平,研究玉米花生间作对玉米干物质积累和分配的影响。[结果]与单作玉米相比,间作玉米降低了各生育时期的单株叶面积,提高了叶面积指数,单株干物质积累具有"前慢后快"的特点,减少了干物质向茎秆和叶片的分配,促进向籽粒分配,产量提高了38.47%～59.65%,收获指数提高了0.72%～3.02%。360kg/hm2的施氮处理明显提高了间作玉米单株叶面积、叶面积指数和各生育时期的干物质积累,促进干物质向秸秆分配,减少向籽粒分配,降低了收获指数。[结论]间作玉米单株干物质量高于单作玉米,促进光合产物向籽粒分配,提高了收获指数。间作玉米获得高产要加强后期的肥水管理。     

温室番茄叶面积与干物质生产的模拟

 根据光温对作物叶面积的影响，提出了辐热积（product of thermal effectiveness and PAR，TEP）的概念。根据试验资料构建了利用辐热积模拟番茄（Lycopersicon esculentum Mill）叶面积动态的数学模型，并将其与已有的光合作用和干物质生产模拟模型相结合，构建了温室番茄干物质生产动态模型。利用不同品种、基质和地点的试验资料对模型进行了检验。结果表明，与传统的比叶面积法和有效积温法相比，辐热积法显著提高了温室番茄叶面积的预测精度，提高了光合作用和干物质生产的模拟精度。辐热积法对番茄叶面积的预测结果与1:1直线之间的决定系数R 2和统计回归标准误差RMSE分别为0.9743和0.0515 m2·株-1，对植株总干物质量的预测结果与1:1直线之间的R 2和RMSE分别为0.9360和522.7104 kg·ha-1；采用辐热积法对植株总干物质量的预测精度比有效积温法和比叶面积法分别提高56％和72％。     

基于聚气释压实现厌氧干发酵自搅拌的模拟试验

[目的]为解决干发酵传质限制和搅拌能耗高等问题提供新思路。[方法]提出基于"周期聚气增压,瞬时释气泄压"实现自搅拌。采用空气为模拟气源,以盒子分形维数为搅拌效果定量评价指标,研究了聚气压力、释压时间、聚气空间分布对搅拌效果的影响。[结果]分形维数随聚气压力的增加而增大,当压力逐步升至0.70 MPa时,反应器纵截面分形维数相对搅拌前增加了12.06%,搅拌效果明显增加;当释压时间为0.60~0.80 s,聚气压力为0.30~0.40 MPa时,分形维数变化率达最大值0.158 4,搅拌效果最佳。[结论]聚气释压可实现干发酵自搅拌。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的基本特征研究

[目的]明确氮素高效吸收型粳稻品种物质生产与分配的特点及影响粳稻品种氮素吸收的主要物质生产因素,以期为粳稻品种氮素高效吸收利用的遗传改良提供参考依据。[方法]2008～2009年,在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的94个常规粳稻品种为供试材料,测定植株各器官干物重和含氮率、产量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按吸氮量的大小从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究不同氮素吸收型粳稻品种物质生产与分配的差异。[结果]供试品种间吸氮量的差异很大。氮素高效吸收型粳稻品种平均产量极显著高于氮素低效吸收型品种;氮素高效吸收型粳稻品种各生育阶段群体及单穗干物质生产量大,根干重、茎鞘叶干重、穗干重也显著大于氮素低效吸收型品种,但经济系数无明显差异;成熟期群体干物质生产量对总吸氮量的作用大于经济系数的作用;抽穗前物质生产量、抽穗后物质生产量对成熟期物质生产量均有重要的作用,前者略大于后者;单穗干物质生产量对群体干物质生产量的作用大于单位面积穗数的作用,抽穗前更明显;提高抽穗前后茎鞘叶干重和成熟期穗干重有利于成熟期干物质生产量提高。[结论]促进单穗干物质生产量尤其是抽穗前单穗干物质生产量,促进抽穗前后茎鞘叶干重和抽穗后穗干重的提高可显著提高氮高效吸收型品种成熟期群体物质生产量。     

日光温室越冬番茄果实干物质生产分析

实际生产中,温室番茄果实产量是由各果穗产量构成的,并由分配到各果穗中的干物质量来决定的,分析各果穗的干物质生产规律有助于了解整株果实生产的动态。本试验采用了果穗和果穗下的三片叶及对应的茎作为一个源库生长单位的研究方法,详细研究了越冬温室番茄果实干物质生产规律,研究结果表明:叶面积指数在定植三个月之内几乎呈直线增加,达到3.3,之后随打叶和叶片生长维持在2.6左右;植株干物质累积明显地分为缓慢积累阶段和快速积累阶段,生长202d后,干物质累积达到1.6kg/m2;植株座果后,地上部干物质分配到果实的比例占到70%;源库生长单位的果实所分配到的干物质为98%-48%,随着果穗数从下而上的不断增加,在前七穗果同时存在的情况下,每产生一穗果实,各生长单位往果实的干物质分配就下降6%左右,这与果穗的库强有关,随着成熟果实的采收,干物质在新果穗的分配比例增加;除第一生长单位外,其余生长单位内茎、叶分配比均为3:7。     

秸秆规模化干法厌氧发酵集中供气工程设计与研究

阐述了秸秆规模化干法厌氧发酵集中供气工程的关键技术问题,如农作物秸秆原料收集体系建设与优化,厌氧发酵系统的原料预处理、进出料、保温与增温控制技术,气体的净化与存储技术,沼气工程发酵残留物综合利用技术等。