生物有机垃圾厌氧消化制取甲烷的研究

[目的]倡导垃圾分类的新理念。[方法]在37℃条件下对沈阳市源分类后城市生物有机垃圾进行为期50 d批消化处理试验。[结果]结果表明:沈阳市皇姑区和东陵区示范小区城市生物有机垃圾厌氧消化沼气实验室产量为0.799和0.803 m3/kg VS,沼气中甲烷浓度分别为52.84 vol%和53.17 vol%,4个示范小区厌氧生物降解率分别为82.52%、73.76%5、9.53%及64.41%;消化过程中,pH值的调节方式对沼气的产量及厌氧最终生物降解率无显著影响,对沼气的产气时间有影响。一次大量投料可缩短pH值调节时间,提高产气效率;沈阳市示范小区城市生物有机垃圾产气量(G)关于TS(T)、VS(V)的一元线性回归关系为:G=2.33+0.29T和G=0.89+0.65V,相关系数分别为0.980 3和0.907 5。[结论]该研究为生物有机垃圾厌氧消化制取甲烷的进一步研究提供了依据。     

低温沼气功能菌群的选育与试验

通过低温定向培养,从高纬、高寒野外厌氧环境样品和冬季沼气池底泥样品中分别选育出野生低温功能菌群和沼气池低温菌群。在13℃和10℃低温条件下,野生低温菌群产气率达到0.14 m3/d.m3和0.10 m3/d.m3,但所产沼气的甲烷含量较低,只有51.0%和48.0%。同样温度下,沼气池低温菌群的产气率只有0.06 m3/d.m3和0.04 m3/d.m3,但所产沼气的甲烷含量较高,达到62%和56%。两类菌群混合发酵可显著改善产气性能,相同温度下,产气率可达到0.15 m3/d.m3和0.11 m3/d.m3,高于两类菌群单独发酵,是常温菌群的3倍以上;混合低温菌群所产沼气的甲烷含量为57.0%和52.0%,介于野生低温菌群和沼气池低温菌群之间,比常温菌群提高19.0%和16.0%。研究结果表明,混合低温菌群具有较好的低温产气性能和广阔的应用前景。     

有机负荷对鸡粪厌氧发酵产气特性及其动力学的影响

[目的]研究有机负荷对鸡粪厌氧发酵过程中产气特性及其产气动力学的影响。[方法]在中温条件(37±1)℃下采用半连续搅拌反应器(CSTR)进行研究。[结果]有机负荷为2.5~5.3 g VS/(L·d)时,厌氧消化系统中氨氮浓度低于6.7 g/L,沼气最大容积产气率为2.58 L/L;同时有机酸浓度也处于较低范围。然而,当有机负荷提高到6.0 g VS/(L·d)时,氨氮浓度升高到6.7 g/L时引起了乙酸(7 000 mg/L)和丙酸(1 900 mg/L)的快速累积,沼气容积产气率也降低了23.5%。通过基质平衡动力学分析得出,鸡粪中温厌氧消化的基质转化为沼气(YS/G)和甲烷(YS/M)的比例系数分别为1.085 7和1.686 1 g VSremoved/L。[结论]该研究可为高氨氮浓度鸡粪沼气工程的稳定运行提供科学依据。     

热水除油对餐厨垃圾产沼气量的影响

[目的]研究不同温度热水浸泡除油对餐厨垃圾厌氧消化产沼气量的影响。[方法]在40℃条件下,通过厌氧发酵试验分析不同温度热水浸泡除油后餐厨垃圾厌氧消化产气潜力。[结果]热水除油处理降低餐厨垃圾脂肪的含量,提高p H值,提高水解率;常温处理(25℃)、60℃、80℃及100℃热水浸泡除油后餐厨垃圾的单位挥发性固体(VS)产气潜力分别为745、557、603、646 m L/g;随着热水除油温度的提高,餐厨垃圾厌氧发酵的总固体和挥发性固体降解率增大。[结论]热水浸泡除油可提高餐厨垃圾的水解率,提高产气潜力。     

温度对产甲烷菌群发酵性能的影响

对厌氧发酵过程中不同温度条件下产甲烷微生物菌群的发酵性能进行研究结果表明：在10-35℃区间,甲烷菌的产气能力随着温度的升高而增强,甲烷含量也随之增高。10-20℃区间因不适合产甲烷菌的生长而影响产气量,25-30℃区间适合产甲烷菌群的生长,为产气量较为理想。通过对产甲烷菌群活性影响因子的pH研究表明：沼气发酵菌群适宜生长的pH为6.8-7.5。     

提高低温沼气发酵效果的研究

为了促进寒区沼气生产,通过在低温条件下对产甲烷菌群的传代富集,以及沼气促进剂的投放,研究提高低温沼气发酵的效果。结果表明:第一代累计产气量100.0 mL,甲烷含量为45%左右,第五代为338.3mL,第六代则达到了367.7mL,甲烷含量也增至65%以上;在第五代中筛选出的高效产甲烷菌群中投入促进剂,累计产气量可达到428.0mL,增加产气率达40%以上,甚至超过了第六代产气效果16.4%。可见,随着代数的增加,菌群数量、产气量均相对增加,启动时间逐渐缩短;而沼气促进剂也能够增加甲烷发酵的效率,从而大幅提高产气量。     

两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气效果的影响

[目的]比较两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气的效果。[方法]以熊粪为原料,采用不同的接种物(混合厌氧活性污泥和熊粪厌氧发酵结束后驯化所得的接种物),在30℃下进行了批量式恒温厌氧发酵,分析两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气效果的影响。[结果]使用不同接种物的两组试验产气量存在差异,但相差不大;发酵时间存在较大差异,经过原料(熊粪)驯化的接种物发酵时间明显缩短,为沼气厌氧活性污泥发酵时间的1/3,且经过驯化的接种物具有更好的降解效果,能创造更好的适合于沼气发酵的中性环境。[结论]经过原料富集培养驯化的接种物具有更好的产沼气效果。     

不同温度下NaOH-绿氧联合预处理对麦秆厌氧发酵的影响

为减少秸秆预处理过程中NaOH的使用量,降低其环境影响,提高秸秆厌氧发酵产气量。采用NaOH和绿氧(GO)对小麦秸秆进行联合预处理,研究低温(15 ℃)、中温(35 ℃)、高温(55 ℃)三个温度下0.05%的绿氧(GO)和不同浓度NaOH组合预处理对秸秆成分、厌氧消化性能的影响。试验结果表明,15 ℃、35 ℃、55 ℃下,最佳的预处理组合分别为0.05% GO+3% NaOH、0.05% GO+2%NaOH、0.05% GO +2% NaOH,与对应温度下未经预处理组的效果相比,累积甲烷产气量分别提高了86%、93%、87%.并得到35 ℃、55 ℃下NaOH浓度和累积甲烷产量的显着性回归方程。NaOH和GO联合试剂预处理秸秆对秸秆厌氧发酵产沼气有显着的促进作用。     

温度对厌氧嗜热菌群产甲烷能力的影响

为提高厌氧发酵的效率,实现沼气发酵的可控化,采用序批次反应器来研究嗜热性徼生物菌群在不同温度条件下对不同底物产甲烷潜力的变化规律．玻璃反应器（108mL）中分别加入8mL嗜热徼生物菌群和0.5mL的底物（乙酸或丙酸）以及31．5mL的营养液,然后放置在9个不同处理温度（25～65℃）的生化培养箱中进行培养,反应器中甲烷的产量用气棚色谱（Shimadzu GC-8A）来分析和测定。结果表明,当以乙酸作为底物时,该嗜热菌群的甲烷最大生产率在各处理温度都要高于以丙酸作为底物时平行样的产气率;试验所用嗜热菌群的最佳产气温度为40℃和55℃;在低温（≤30℃）和高温（〉60℃）条件下,该菌群表现为极低的产气率,同时表明该菌群对此温度范围极为敏感。     

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.     

餐厨废弃物厌氧发酵工艺优化

[目的]考察温度、有机负荷、接种量3个关键参数对餐厨废弃物厌氧发酵过程的综合影响。[方法]采用正交试验法综合考察了批量式发酵过程餐厨废弃物产沼气及降解效果,并进行了验证试验。[结果]温度是影响餐厨废弃物厌氧发酵的显著因素;最佳发酵条件为温度35℃、接种量350 g、有机负荷40 g,在此条件下发酵产气中平均CH4含量可达68.75%,TS产气率及VS产气率分别为661.96和708.97 m L/g,能源转化效率可达79.92%。[结论]可为以餐厨废弃物为原料的沼气工程提供技术参考。     

温度对户用厌氧发酵沼气池产气的影响

[目的]研究温度对户用厌氧发酵沼气池产气的影响。[方法]以标准户用沼气池和红泥沼气袋为研究对象,对比研究了温度对两个厌氧发酵沼气池产气性能的影响。[结果]沼气产生和产气率高低与温度密切相关。临安地区,标准户用沼气池稳定产气的气温阈值约为4.0℃(沼气池内温度在7.0℃以上),而红泥沼气袋稳定产气所需的气温阈值为7.0℃(沼气袋内温度在14.7℃以上)。[结论]该研究为临安地区冬季适时采取保温或增温措施以提高户用厌氧发酵沼气池的产气效率提供了一定的科学参考。     

非洲菊秸秆产沼气潜力的试验研究

[目的]通过试验分析非洲菊秸秆的产沼气潜力.[方法]以非洲菊秸秆为发酵原料,在恒温30℃下进行批量式沼气发酵试验,探讨非洲菊秸秆的产沼气潜力.[结果]非洲菊秸秆发酵易出现酸化,酸化期达15 d;调pH的试验组TS、VS产气潜力分别为468、525 ml/g,明显高于未调pH的试验组,产气量更高,对有机物的利用率也更高.[结论]该研究为非洲菊秸秆提供了新的资源化利用途径.     

秸秆厌氧发酵产气潜力比较研究

[目的]比较不同农作物秸秆厌氧发酵的产气潜力。[方法]以厌氧污泥作为接种物,将豌豆秆、高粱秆、蚕豆秆、油菜秆分为4个试验组,在(35±1)℃恒温水浴中进行厌氧发酵,分别测定了这4个试验组的产气量和产气率。[结果]累计产甲烷量大小顺序:豌豆秆>油菜秆>蚕豆秆>高粱秆。豌豆秆总产气量最高,为2 423.0 ml;高粱秆最低,为957.25 ml。产气率大小顺序:蚕豆秆>高粱秆>油菜秆>豌豆秆。蚕豆秆的产气率最高,为292.2 ml/g(VS);豌豆秆的最低,为156.3 ml/g(VS)。4种秸秆比较,蚕豆秆产沼气潜力最大,豌豆秆最低,高粱秆和油菜秆居中。[结论]该研究为在沼气工程中更好地充分利用各种农业秸秆废弃物提供了基础参考数据。     

巢湖蓝藻产沼气的试验研究

[目的]探讨对巢湖蓝藻厌氧发酵资源化利用的潜力。[方法]以巢湖新鲜蓝藻为原料,进行厌氧发酵产沼气试验,分析产沼气的最佳条件。[结果]结果表明,接种物与蓝藻体积比为1∶2时,产气最佳。在平均温度为27.5℃的发酵环境中发酵50 d,蓝藻TS产气潜力为368.25 ml/g,VS产气潜力为383.33 ml/g,沼气中甲烷的平均含量为63.46%,蓝藻TS利用率为54.01%,VS利用率为58.35%。[结论]巢湖新鲜蓝藻可以作为发酵原料生产沼气。     

温度对生物强化粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响

以化粪池粪便污泥为对象,研究温度在25～45℃条件下,分别投加0.01%的有效微生物(EM)和多功能复合微生物制剂(MCMP)对粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响。结果表明,温度对EM和MCMP强化粪便污泥厌氧消化挥发性固体(VS)的减量有重要影响,分别投加0.01%的EM和MCMP的两试验组的VS的去除率均表现为35℃时最好,45℃时次之,25℃时最差,且各处理间的差异均达到极显著水平(P<0.01)。经过20d反应,35℃时,投加0.01%EM的处理(E-T35)的VS去除率为39.04%,分别比25℃(E-T25)和45℃(E-T45)时高21.57%和6.90%;投加0.01%MCMP的处理(M-T35)的VS去除率为42.04%,分别比25℃(M-T25)和45℃(M-T45)时高20.16%和8.59%。至20d反应结束,两试验组各处理累积产气量大小分别表现为E-T35(14220mL.L-1)>E-T45(11819mL.L-1)>E-T25(7607mL.L-1)、M-T35(17695mL.L-1)>M-T45(9065mL.L-1)>M-T25(7430mL.L-1)。由此可见,EM和MCMP强化粪便垃圾厌氧消化减量并同时提高沼气产量的较佳温度为35℃。     

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。     

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。