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。     

半干式厌氧发酵沼气工程运行性能测试

集成畜禽干清粪便沼气技术提高工程经济效益是畜禽干清粪便半干式厌氧发酵工程可持续发展的关键途径。为进一步提高畜禽粪便厌氧发酵产气效果,提高沼气工程运行效益,本次研究针对干清牛粪厌氧发酵工艺及搅拌方式等关键环节进行了研究和分析,提出了"干清牛粪—优化半干式厌氧发酵工艺—建立新型半干式厌氧发酵沼气罐体"的畜禽干清粪便半干式沼气工程集成技术,通过对吉林省农业机械研究院乾安县牧羊厂300m~3沼气示范工程为例,通过运行试验,发现日均产沼气322.2m~3,平均容积产气率1.07m~3·m~(-3)·d~(-1),最高日产气量614.38m~3,最高日产气率达到2.05m~3·m~(-3)·d~(-1),工程启动运行效果良好。结果表明,本研究所提出设计的沼气工程及畜禽干清粪便半干式厌氧发酵工艺在实际工程运行中可取得稳定、高效的运行效果。     

牛粪搅拌式固定床沼气发酵条件的优化

以牛粪为沼气发酵原料,利用连续搅拌式反应器(Continuous stirred tank reactor,CSTR)和碳纤维载体构建搅拌式固定床反应器,研究料液浓度(TS)、碳氮比(C/N)、温度、p H、水力停留时间(HRT)和搅拌转速对甲烷产量的影响,通过响应面设计进行回归分析,结合满意度函数确定牛粪搅拌式固定床厌氧发酵工艺的最佳参数。研究结果表明最佳工艺条件为:TS 8%,C/N 25∶1,温度39℃,pH 7.5,HRT 10 d。验证分析表明,模型预测值与试验值相吻合(偏差2.27%),模型拟合度较好。     

搅拌对猪粪半干法发酵产沼气的影响

［目的］研究搅拌对猪粪厌氧发酵产沼气的影响。［方法］采用35℃半干法批量发酵方式,在产气缓慢期和衰退期设置搅拌速率为200r/min的搅拌试验。［结果］45d的厌氧发酵COD去除率达到91.96%,产气率为0.148ml/kg,产气旺盛期日产气量波动较大。产气缓慢期搅拌5min产气速率增加1.04ml/（min·kg）,同时使温度升高,pH值下降;与搅拌5、15min相比,产气衰退期搅拌10min最有利于发酵。［结论］持续5min间隔50min为1周期的搅拌方法即可使该试验产气及时排出。     

HRT对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究

利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、累积产气量和沼液中氨氮含量为特征指标,研究不同HRT对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。HRT为15d的容积产气率、累积产气量、和氨氮含量大于HRT为30d的容积产气率、累积产气量、和氨氮含量。     

水力停留时间对猪粪厌氧发酵残留物中磺胺类抗生素分布的影响

针对厌氧消化中磺胺类抗生素(SAs)残留及在沼渣、沼液中分配特征不清等问题,以猪粪为发酵原料,采用完全混合式反应器(CSTR)在中温(37±1℃)条件下进行室内模拟试验,探讨不同水力停留时间(HRT)对磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM)和磺胺氯哒嗪(SCP)的去除及其在固/液相中分配的影响。研究结果表明:厌氧消化对3种SAs的去除率表现为SMSDSCP。水力停留时间(HRT)=20 d时,猪粪中3种SAs的去除率均达90%以上;HRT=15 d时,三者的去除率均有所下降,特别是SCP去除率降为72.8%左右。厌氧发酵后残留的抗生素主要分布在猪粪沼渣中,其中SCP在沼渣中占有绝对优势。同时,HRT=15 d的处理中,SM和SCP的固/液分配比率明显高于HRT=20 d的处理。厌氧消化过程中不同磺胺类抗生素的降解过程和影响因子存在差异,延长反应体系中抗生素与厌氧微生物作用的反应时间,对中温厌氧消化过程中SAs的去除有积极的作用。为降低其环境危害,猪粪沼渣在还田利用前应进一步消减其中残留的SAs。     

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。     

餐厨垃圾猪粪混合厌氧发酵研究

为解决我国餐厨垃圾污染环境,资源化利用程度低的问题,本研究通过试验将餐厨垃圾与猪粪混合发酵。得到餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳原料比例为1:1.5,得到餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳搅拌频率为60r/min,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳温度为38°C,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳时间为10h,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳pH为7。为我国餐厨垃圾资源综合利用提供参考。     

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).     

软硬双床AF-好氧工艺处理白酒废水的研究

[目的]研究两级软硬双床AF结合好氧工艺对白酒废水进行处理的最佳运行参数.[方法]采用两级软硬双床AF反应器结合好氧折流沟对白酒废水进行处理,实现白酒厂废水的达标排放及沼气能源的充分回收.[结果]试验表明,在常温条件下,采用连续进料方式,一级软硬双床AF最佳HRT为4d,OLRCoD为2.50 kg/（m^3·d）,COD降解率可达到68.99％,出水COD的质量浓度可稳定在3 500mg/L左右;二级软硬双床AF最佳HRT为2d,OLRCOD为3.75 kg/（m^3·d）,出水COD的质量浓度可稳定在600 mg/L左右;进一步采用双填料好氧折流沟处理,可以实现达标排放.[结论]研究可为白酒废水的达标排放提供参考依据.     

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。     

餐厨垃圾厌氧发酵制氢技术的研究进展

餐厨垃圾厌氧发酵制氢技术实现了城市固体废弃物向清洁能源的转化,有利于餐厨垃圾的资源化利用。本文介绍了厌氧发酵制氢机理,从产氢菌、工艺运行参数和抑制因子三方面讨论了餐厨垃圾发酵过程的影响因素。餐厨垃圾发酵制氢工艺已达到中试试验规模,但如何实现该工艺的高效稳定连续运行仍是研究热点。     

麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响

为探明不同热解温度生物炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,以400、500、600℃热解制成的麦秸生物炭(BC400、BC500、BC600)为研究对象,采用批次发酵试验,探讨了生物炭添加对猪粪中温(37±1)℃厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明:麦秸热解生物炭可显著(P0.05)提高猪粪发酵系统的产气潜力和甲烷含量,其影响从大到小依次为BC600BC500BC400。厌氧发酵49 d期间,添加生物炭处理的产气量和产甲烷量分别为260.7~288.7 m L·g~(-1)VS和163.7~185.5 m L·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了77.1%~96.1%和78.1%~101.8%。同时,添加生物炭可明显提高猪粪厌氧发酵系统的消化效率(T90),缩短厌氧发酵的延滞期。不同热解温度麦秸生物炭对猪粪厌氧消化产气特征的影响明显不同,对畜禽养殖场沼气工程运行中的物料选择和条件优化有实际的指导意义。     

不同处理对猪粪干法厌氧发酵产气性能的影响

为了更好解决养猪场废弃物污染问题,采用总固体(TS)质量分数为25%的干法厌氧发酵工艺,将猪粪与玉米秸秆按照不同比例混合,以温度、接种率和猪粪与玉米秸秆混合比例作为因子,进行干法厌氧发酵试验。结果表明,在温度55℃、接种率30%、猪粪与玉米秸秆混合例为1∶3条件下,20 d累积产气量最多,达到14 489 mL,同时该条件下TS降解率最高,达到83.68%。湿度是影响干法厌氧发酵产气率的主要因素,同时可以影响发酵物的水解过程,通过影响发酵的pH值,其影响微生物的活性,并最终影响到产气过程。     

响应面法优化稻草厌氧发酵工艺研究

[目的]研究采用响应面法优化稻草厌氧发酵工艺。[方法]利用中心组合试验设计,考察总固体(TS)含量、发酵温度、尿素添加量对稻草厌氧发酵的影响,采用响应面分析方法对工艺参数进行优化。[结果]根据试验数据建立的二次多项式数学模型极显著,相关系数R~2=0.968 4,说明预测值和试验值之间拟合度较好。通过模型预测得到稻草厌氧发酵产沼气的最优工艺组合为总固体含量6.37%,发酵温度32.64℃,尿素添加量4.28%,预期可能最大单位TS产气率236.60 m L/g,试验值为241.00 m L/g,二者相对偏差为1.82%。[结论]利用响应面法优化稻草厌氧发酵工艺参数可行,可以较好地预测单位TS产气率。     

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。     

厌氧发酵对猪与奶牛两种粪污固液相中磷含量的影响

阐明畜禽粪便厌氧发酵过程中磷在固、液相中含量变化,对畜禽粪便养分管理极为重要.以猪粪和奶牛粪为发酵原料,在中温[(37±2)℃]条件下,采用连续流动搅拌反应器(CSTR)进行了130d厌氧发酵试验,分析厌氧发酵过程中磷元素的总量及其在固体和液体中的分布变化.结果表明,猪、牛粪发酵后总磷损失率分别为2.96％和2.44％.猪粪和牛粪沼渣(即总出料的固体与残留在反应器内的固体总和)中的总磷量分别为进料(含本底值)总磷量的95.95％和91.96％.与进料相比,猪粪发酵后随沼液排出的总磷在液体中的含量降低了77.35％,在固体中的含量降低了29.95％;而牛粪总磷在液体中的含量降低了79.47％,在固体中的含量增加了38.66％.猪粪和牛粪发酵后的沼液中可溶性磷含量降低了79.04％和78.77％.经厌氧发酵后,猪、奶牛粪中的磷元素会由液相向固相迁移.     

醋糟与猪粪、鸡粪不同配比的厌氧共消化产气潜力研究

以难降解废弃物——醋糟为原料,通过与猪粪、鸡粪进行混合厌氧发酵,试验了在中温(37℃)不同配比下的厌氧发酵情况。试验发现:醋糟与猪粪最佳试验组的挥发性固体(VS)含量配比为1∶3,最终累积甲烷产量为286.51 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为7.71%;醋糟与鸡粪最佳试验组的挥发性固体含量配比为1∶3,累积甲烷产量为312.57 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为2.8%。结果表明醋糟与猪粪、鸡粪混合厌氧发酵具有良好的发酵潜力,以及较高的物料协同性,可以使用该方法有效处理醋糟。     

过滤后养猪废水厌氧发酵与固氮技术研究

为探究养殖废水高效处理方法,文章采用粉碎玉米秸秆过滤养殖废水中悬浮性固体,并对过滤后养猪废水作厌氧发酵和固氮研究。经过滤,总固体(TS)去除率达47.55%,在中温(35±2)℃条件下,研究5、15、25 d 3种不同水力停留时间(HRT),过滤后养猪废水全混合厌氧发酵特性。厌氧发酵过程运行稳定,产生沼气甲烷含量均稳定在70%左右,当水力停留时间为15 d时,产甲烷效率为239.17 mL CH4/gVS,溶解性化学需氧量(SCOD)去除率60.94%。沼液采用鸟粪石沉淀法固氮处理,经过试验参数优化在物质的量比n(Mg2+)n(PO43-):n(NH4+)=1.021.061、pH为9.6条件下,氨氮(TAN)去除率达86.66%,处理后沼液中氨氮浓度为160 mg·L-1,研究结果可为养猪废水资源化利用提供参考。     

水厂混凝剂最佳投量烧杯试验模拟方法研究

通过分析自来水厂实际生产中混合和絮凝过程的特点及运行参数,利用生产与试验的速度梯度值相等的基本原理,确定出混凝剂最佳投量烧杯试验时搅拌器的相应搅拌转速和时间,提出了烧杯试验模拟搅拌转速n的计算公式,能实现与生产运行效果相一致的烧杯试验模拟,为生产实践提供可靠的混凝剂最佳投量值。