水稻秸秆-猪粪混合发酵研究

[目的]对水稻秸秆与猪粪进行混合发酵研究。[方法]在不对秸秆进行预处理的情况下,在35℃恒温下进行发酵,研究稻秆-猪粪VS比、底物-接种物VS配比(S/I)和VS浓度对混合厌氧发酵产气量的影响。[结果]当稻秆-猪粪VS配比为1∶4、底物-接种物VS配比(S/I)为2∶1、VS浓度为6%,产沼气量及甲烷产量均达到最大,产气效率高,其累积产气量为548.90mL/g。[结论]在水稻秸秆不进行预处理的情况下,水稻秸秆-猪粪进行中温发酵工艺最佳发酵条件为VS比1∶4、S/I2∶1、VS浓度6%。     

三种添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为避免猪粪厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪为主要发酵原料,研究中温(37℃)条件下不同添加剂(蛭石、海泡石和生物炭)及添加量(添加比例为5%、10%、15%和20%)对厌氧干发酵(总固体为20%)的产酸及产气性能的影响。结果表明:加入添加剂的发酵体系中,总有机酸(TVFAs)质量浓度随蛭石和生物炭添加比例的增加而降低,第25 d后TVFAs质量浓度迅速降低,相比生物炭和蛭石,海泡石的不同添加比例差异不显著。与猪粪单独发酵相比,不同生物炭(P-C)添加比例下迟滞期可缩短31.23%～83.90%。10%添加比例下,蛭石、海泡石和生物炭使累积挥发性固体(VS)产气率分别提高了98.97%、76.78%和93.06%,当添加比例达到20%时,最大VS产甲烷速率分别为3.62、2.87 mL·g~(-1)和3.15 mL·g~(-1),累积VS产甲烷量可达106.38、106.68 mL·g~(-1)和126.23 mL·g~(-1)。3种添加剂均能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制,提高甲烷产率,总体上生物炭效果优于蛭石和海泡石。     

甜高粱发酵产沼气的试验研究

为了探究甜高粱厌氧消化产沼气的潜力,采用批量发酵工艺,在恒温(30±0.2)℃的条件下,进行了甜高粱茎秆和甜高粱穗的沼气发酵试验。结果表明,甜高粱茎秆和穗的发酵周期分别为36、40 d;实际工程中,甜高粱发酵产沼气的水力滞留时间(HRT)可设计为22 d。甜高粱茎秆的TS产气率、VS产气率分别为583、618mL·g~(-1);甜高粱穗的TS产气率、VS产气率分别为899、950 mL·g~(-1)。     

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。     

接种比对餐厨垃圾中温厌氧消化的影响

在(37±1)℃条件下采用批式厌氧消化试验方法,研究接种比(m(接种物)∶m(底物),按挥发性固体(VS)计)为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1时去油和未去油餐厨垃圾的厌氧消化性能。结果表明:未去油和去油后餐厨垃圾发酵过程中,接种比为3∶1时产气量最高,单位挥发性固体(VS)沼气累积产气量分别为951.2和851.4mL/g,单位VS甲烷累积产气量分别为546.1和499.1mL/g;接种比为1∶1时,产气量最低,单位VS沼气累积产气量分别为831.5和730.3mL/g,单位VS累积产甲烷量分别为524.1和425.8mL/g。接种比为1∶1时,未去油和去油后餐厨垃圾在厌氧消化初始阶段pH较低,且沼气日产气量和甲烷浓度也明显低于其他各组。未去油餐厨垃圾累积产气量比去油后餐厨垃圾累积产气量高12.6%。随着接种比逐渐提高(1∶1~4∶1),未去油和去油后餐厨垃圾发酵过程延滞期逐渐缩短;未去油餐厨垃圾在适宜接种比(2∶1~4∶1)范围内延滞期均高于去油餐厨垃圾。餐厨垃圾油脂含量较高,厌氧消化延滞期较长;提高接种比有利于缩短消化时间,提高反应器运行效率。     

杨树叶与猪粪混合发酵产沼气研究

[目的]探讨杨树叶与猪粪混合发酵生产沼气的效果,为落叶资源循环利用提供新途径.[方法]将杨树叶堆沤后,与猪粪按照不同比例(1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1)混合,于35℃下发酵,分析不同原料配比对沼气产量、所产沼气中甲烷含量及沼液pH的影响,并对初始pH进行优化.[结果]纯杨树叶发酵的总产气量和总固体(TS)产气率较低;添加猪粪混合发酵后,总产气量和TS产气率随猪粪添加量的增加而大幅提高,其中以叶粪比1∶2最高,总产气量和TS产气率分别为7338mL和262 mL/g,且比纯猪粪发酵的TS产气率提高了10.1%,沼气中甲烷含量略高,发酵至第7d超过50.0%,发酵pH较稳定.初始pH设为7.50~8.00最适合沼气产生.[结论]杨树叶不宜作为单独原料进行发酵,以1∶2比例混合猪粪进行发酵产沼气的效率最高,且可提高杨树叶的利用率.     

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。     

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。     

不同配比鸡粪、猪粪与玉米秆混合发酵的产气效果

【目的】研究鸡粪、猪粪与玉米秆不同配比对混合厌氧发酵产气效果的影响,为提高混合原料厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温厌氧发酵装置,在恒温35℃和料液总固体质量分数为8%的条件下,以常温厌氧发酵沼气池的发酵底物沼液为接种物,研究鸡粪、猪粪与玉米秆按4种不同配比(干物质质量比分别为3∶1,2∶1,1∶1,1∶2)混合发酵对产气效果的影响。【结果】在35℃条件下,鸡粪与玉米秆、猪粪与玉米秆均以2∶1配比的产气效果最好,其中鸡粪与玉米秆混合的平均累积产气量最高,为13 493 mL,其次是猪粪与玉米秆,平均累积产气量为12 433 mL。通过模型预测,当鸡粪与玉米秆配比为1.81∶1、猪粪与玉米秆配比为1.86∶1时,可获得最大累积产气量,分别为17 000和15 246 mL。【结论】鸡粪、猪粪与玉米秆混合发酵的配比决定着沼气的产量与产气速率,而发酵周期的长短与配比无关。在鸡粪与玉米秸秆和猪粪与玉米秸秆配比均为2∶1时,沼气产量最大,产气速率峰值最大,产气效果最好。     

西藏地区沼气发酵反应器的快速启动研究

快速启动沼气发酵反应器对于沼气在西藏地区的推广应用具有非常重要的意义。本文通过改变环境温度、底物成分配比、底物含水率等操作条件研究了不借助菌种快速启动沼气反应器的方法。结果表明,以新鲜猪粪为原料,控制温度为25℃以上可以在1 d内产气,并且底物中新鲜猪粪与剩菜叶的干物质比为2∶1时有利于产气,而猪粪与泔水及猪粪与秸秆的混合物则不利于产气。对沼气反应器最佳启动条件下的产气监测分析表明,所产沼气量以及沼气中的甲烷浓度都可达到沼气生产要求。     

法国梧桐落叶与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气试验研究

研究了法国梧桐树落叶在中温(35℃)条件下与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气的特性。固定发酵液C/N为25~30、落叶质量含量为16.7%,落叶:厨余垃圾:牛粪的质量比分别为:1∶2∶3、1∶3∶2,发酵液总固体物(TS)质量分数分别为2%、4%和6%。采用批式发酵,研究了发酵过程中pH值、日产气量和甲烷含量等参数的变化情况,得到了混合底物在不同厌氧消化条件下的产沼气特性。结果表明,落叶:厨余垃圾:牛粪质量比为1∶3∶2,TS为4%时,3种原料混合厌氧发酵效果最好。其甲烷产率达201.8 mL·g~(-1),甲烷平均含量达45.3%,发酵周期为59 d。     

稻草与猪粪混合厌氧消化特性研究

在中温条件下(35℃),研究了稻草中添加猪粪对厌氧消化过程的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH、挥发性脂肪酸以及硝态氮和氨态氮的变化.结果表明,将猪粪与稻草混合厌氧消化产沼气可以顺利进行,混合物的VS产气量为330.14 L·kg-1VS,沼气中甲烷含量为62.88%,添加猪粪对稻草产气量和有机酸的影响不明显,但对发酵过程中可能出现的酸积累有一定的缓冲作用.添加猪粪可以大幅提高发酵液中NO3-N含量,较稻草的处理提高34.53%,对提高消化液的肥料价值有重要意义.因此,将稻草与猪粪混合厌氧消化产沼气是完全可行的.     

羊粪与尾菜配比对高固体厌氧消化性能的影响

为考察羊粪与尾菜联合高固体厌氧消化性能,采用批式试验,在初始有机负荷为45 gVS·L~(-1)和中温(37℃)的条件下研究羊粪与尾菜不同挥发性固体(VS)质量配比(1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1)对厌氧消化性能的影响。结果表明:羊粪与尾菜在3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的不同配比处理条件下累积VS甲烷产率分别为181.6、158.7、194.2、184.6、197.2 mL·g~(-1)VS,与羊粪单独发酵处理相比,甲烷产率提高7.3%~33.3%,与尾菜单独发酵处理相比,厌氧消化迟滞期(λ)与达到最大VS累积甲烷产量90%所需的时间(T90)分别缩短3.2~5.8 d与2.8~5.4 d。联合厌氧消化协同效应分析表明,除2∶1处理外,羊粪与尾菜不同配比联合高固体厌氧发酵均存在协同作用。在中温高固体厌氧消化工程应用中,建议羊粪与尾菜VS配比为1∶1,设计水力停留时间为20 d,累积VS甲烷产率为194.2 mL·g~(-1)VS。     

芦苇、牛粪、有机垃圾多物料厌氧发酵产沼气性能研究

在发酵原料TS固定的情况下,研究了有机生活垃圾与芦苇、牛粪以0∶2∶1、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0不同配比对厌氧发酵产沼气性能的影响。结果表明,对于芦苇来说,与有机垃圾和牛粪三物料混合发酵优于与有机垃圾或牛粪双物料混合发酵,三者比例为1∶0.5∶1.5的组合产气效果最好,发酵周期为37 d,最高日产气量达3.2 L/d,单位TS产气量为361.88 m L/g,单位VS产气量为411.22 m L/g。     

温度对粪便与玉米秸秆混合厌氧消化产生特性的影响

【目的】探索牲畜粪便和玉米秸秆混合发酵的产气量与发酵时间和发酵温度之间的关系,确定农村户用沼气原料和最佳发酵温度,为提高农作物秸秆资源化利用效率提供科学依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以猪粪、牛粪和玉米秸秆作为发酵原料,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%条件下进行批量试验,在25~40℃,每5℃设一个温度梯度,研究不同发酵温度对猪粪、牛粪与玉米秸秆按不同比例(质量比为1∶1,2∶1,3∶1)配比混合发酵的产气速率、产气量及发酵时间的影响,并用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,得出各影响因子的最优值。【结果】在一定温度范围内(25~40℃),厌氧发酵产气速率峰值出现的时间和发酵周期均基本随着温度的升高而缩短,峰值和产气量均基本随着温度的升高而增加。从总累积产气量来看,猪粪与玉米秸秆配比发酵优于牛粪与玉米秸秆配比,猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳温度是34℃左右,发酵时间为58 d左右。【结论】确定了沼气的最佳原料、发酵温度和时间,为农作物秸秆的资源化利用提供了参考。     

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。     

秸秆类木质纤维原料产甲烷潜力及动力学分析

为进一步了解木质纤维素类物料内部组成成分对其厌氧消化的影响,以及木质纤维素类物料在厌氧发酵过程中的产气特性,从而为其在工程上的利用提供依据,使大型沼气工程发酵物料的评估和利用达到标准化、科学化和高效化。以玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆为研究对象,采用中温批次厌氧发酵工艺,接种物与底物挥发性固体(VS)比为2∶1,发酵温度(37±0.1)℃且固体浓度为10%,研究各木质纤维原料厌氧生物转化甲烷的潜力(BMP),并利用修正Gompertz模型对原料累积产甲烷过程进行动力学分析。结果表明:玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆各原料发酵底物总固体(TS)浓度为10%时的单位质量挥发性固体(VS)生物甲烷产量分别为266.86,225.19,286.24mL·g~(-1),占各自理论生物甲烷潜力(TMP)的83.8%、66.4%、90.8%,BMP1%时的反应时间分别为28,32,26d。不同秸秆的产甲烷潜力与原料组分中木质素和无定形全纤维素的含量有较大关系。采用修正Gompertz方程对累积产甲烷曲线拟合,能较好模拟玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆的累积产甲烷变化过程,拟合方程的R2分别为0.998,0.984,0.990;动力学常数K和延滞期时间λ分别为0.122,0.101,0.065d-1和0.35,0.57,0.48d,为木质纤维原料的产甲烷潜力评估预测及实际沼气生产中原料的选择提供依据。     

貂粪沼气发酵产气潜力研究

[目的]研究不同料液比对貂粪沼气发酵产气效果的影响,为以貂粪为原料进行沼气发酵及貂粪的多样化处理提供参考。[方法]以貂粪为原料,沼液为接种物,35℃恒温厌氧发酵,比较不同料液比对貂粪产气效果的影响。[结果]试验表明,发酵料液配比为1∶2时,貂粪更易降解,产气量高。试验初步确定貂粪发酵的水力滞留时间为21 d。料液总固体(TS)浓度为6.0%时,貂粪的产气潜力为345.7 mL/g TS,350.3 mL/g挥发性固体(VS)。[结论]貂粪是一种无需调碳氮比且产沼气潜力很高的发酵原料。     

接种量及物料配比对棉秆沼气发酵的影响

为提高棉秆的厌氧发酵效率,研究接种物接种量对棉秆沼气发酵的影响,并选用猪粪、牛粪2种原料,按棉秆与粪便干物质质量比为8,2,7:3,6:4的比例混合,进一步研究各配比条件下棉秆的沼气发酵情况.结果表明,足够量的接种物能有效提高棉秆的产气速率与产气量,30%接种量于(35±1)℃下发酵42 d,棉秆的日均产气量,TS(总...