油菜秸秆厌氧发酵产气特性与工艺参数优化

为了探索油菜秸秆厌氧发酵产沼气的潜力,本文采用正交试验设计的方法,研究了温度、总固体浓度、接种率和C／N对油菜秸秆厌氧发酵过程中产气量随时间的变化规律和产气特性。结果表明,油菜秸秆厌氧发酵最高日产气量达到4．25L／d（厌氧消化器容积为2．5L）,发酵周期中的最高累积产气量达到70．665L．产气潜力达到0．36973L／g。通过对实验结果的方差和极差分析,得到厌氧发酵的最佳工艺参数为发酵温度40℃,总固体浓度10％,接种率20％,C／N=25：1。各因素对产气量的影响主次依次为：温度（A）〉总固体浓度（B）〉接种率（C）〉C／N（D）。温度对产气量的影响显著,总固体浓度和接种率对产气量的影响不显著。通过对试验结果的分析,得出油莱秸秆在最优条件下的总产气量和TS产气量分别将达到72．6619L和0．39576L／g。     

棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究

以棉花秸秆为原料,在严格控制厌氧发酵温度的条件下（37±1℃）,研究不同接种物在不同接种量下的发酵产气效果。结果发现：以污泥或猪粪作接种物,60g／L的接种量效果较好,累积产气量分别为10．252L、10．518L,COD的去除率分别为53．1％、48．5％;混合物做接种物时,接种量以45g／L产气较好,累积产气量为14．228L,COD的去除率为55．9％。接种量相同时,混合接种物的产气效果最好,累积产气量比单一接种物猪粪和鱼塘污泥高7．3％-98．4％,平均日产气量高3．1％-67．3％,表明适量的猪粪和鱼塘污泥组成的混合接种物在棉花秸秆厌氧发酵产气中起着重要作用。     

蓝藻与稻草混合厌氧发酵产沼气研究

[目的]探讨蓝藻与稻草混合厌氧干发酵的可行性及产气特性。[方法]采用批量发酵的方式,比较蓝藻、稻草以及蓝藻与稻草混合发酵产沼气的能力。[结果]接种物与物料偈（干物质）1：1时,在恒定温度为35℃的发酵环境中停留60d,单独蓝藻厌氧发酵佟产气率为267ml／g,单独稻草厌氧发酵偈产气率为320ml／g,而蓝藻与稻草TS1：1混合发酵物料Ts产气率为362ml／g,比单独蓝藻、稻草厌氧发酵产气率都高。[结论]蓝藻与稻草混合发酵有利于厌氧发酵产气的进行,可以有效提高发酵物料的利用率。     

厌氧发酵生物技术处理果蔬废弃物分析及展望——基于北京新发地农产品批发市场的调查

新发地作为北京市交易规模最大的农产品专业批发市场,其产生的垃圾（主要为果蔬垃圾）日益增加,已经严重影响附近居民的生活。通过对新发地市场实地调查,分析该地垃圾（主要为果蔬垃圾）的产生数量、成分和目前的处理方式,充分验证处理新发地垃圾的急迫性和重要性,以及厌氧发酵处理的可行性和优越性;此外,对新发地垃圾进行批式厌氧发酵产气试验,在添加底物为3gVS／L、污泥负荷（F／M）为0．5下,经过35d的发酵反应,累计产气量达701mL／gVs,挥发性固体去除率为80％,实验表明新发地垃圾产气潜力大,为实际解决新发地垃圾问题提供了理论保障．     

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。     

外循环UASB处理太湖富藻水运行特性研究

针对太湖富藻水高有机物浓度特点,研究外循环升流式厌氧污泥床（UASB）反应器处理太湖富藻水的效能和运行效果.研究表明,以城市污水处理厂活性污泥为种泥,自然腐熟5~7 d左右的太湖富藻水为原水,进水COD为1 050~2 000 mg/L,水力停留时间（HRT）为 5 d ,(32±1) ℃温度等条件下,可以在32 d内成功启动外循环UASB反应器并达到初步稳定运行.通过降低HRT,分阶段提高COD质量浓度的方法,逐步将外循环UASB处理太湖富藻水的有机负荷提高到3 kg COD/(m3·d),其COD去除率可以稳定在75%左右,产气率为0.75 L/（L·d）,外循环UASB对太湖富藻水具有良好的处理效果.通过电镜观测,发现稳定运行期形成颗粒污泥,且污泥内生物相丰富,分别为丝状菌、杆状菌和球状菌等多种微生物共营生长.     

ABR处理高浓度畜禽养殖废水的工艺研究

采用红泥塑料覆顶的厌氧挡板反应器（ABR）处理养猪废水,当COD浓度达到9000~10000mg/L时,COD的容积负荷最高为6kgCOD/（m3.d）,水力停留时间48h左右,去除率在75%~85%,出水COD浓度在1500~2000mg/L,原料产气率达0.4 m3/（kgCOD）左右。另外研究表明ABR厌氧消化过程对NH3-N没有去除效果,温度在20~40℃时对ABR运行影响不大,进水pH在7以上较合适。     

水葫芦与蓝藻厌氧发酵产沼气研究

在室内进行了以水葫芦以及水葫芦添加蓝藻为底料的厌氧发酵产沼气对比试验,试验结果表明:水葫芦是一种良好的沼气发酵原料,产气高峰期主要集中在发酵前期的30 d,单一使用水葫芦为物料产气速度稍快于添加蓝藻的处理;新鲜水葫芦的产气潜力为0.34 L/g TS;主要发酵阶段所产沼气中CH4含量达60%,添加蓝藻处理所产沼气的CH4含量最高可达70%以上。     

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。     

HABR与CSTR反应器乙醇型发酵产氢效能的比较研究

[目的]比较复合式厌氧折流板反应器（HABR）与连续流搅拌槽式反应器（CSTR）乙醇型发酵产氢的运行效果。[方法]以红糖为底物进行两种反应器的乙醇型发酵制氢,监测系统的产氢效能、产能效能、生物量以及COD去除率变化。接种污泥的生物量为15．21g／L,COD浓度分别为4000、6000、8000mg／L各运行30d,进水pH为7～8,水力停留时间为12h。[结果]HABR系统的产氢效能、产能效能、生物量以及COD去除率随COD的提高而上升,在COD为8000mg／L时分别达到了17．54mmol／（h·L）、45．13kJ／（h·L）、38．11g／L．42．87％。CSTR系统在COD为60130mg／L时效果最佳,产氢效能、产能效能、生物量以及COD去除率分别为13．26mmoV（h·L）、33．00kJ／（h·L）、19．91g／L、26．47％。随着COD的进一步提高,运行效果显著下降。[结论]HABR在高有机负荷的条件下乙醇型发酵产氢效果整体优于CSTR,更适用于工业生产。     

悬浮载体对蓝藻厌氧发酵产沼气过程的影响

针对蓝藻厌氧发酵过程中极易上浮分层影响产沼气效率的问题,采用批量发酵工艺,研究悬浮载体对蓝藻厌氧发酵产沼气过程的影响.结果表明,添加聚乙烯(PE)载体,使累积产气量提高13.7%(P<0.01),蛋白酶活性分别提高8.6%(P<0.05),叶绿素a消减率从21.4%提高到29.8%(P<0.05),COD消减率从41.2%提高到46.2%,挥发性脂肪酸含量也有明显提升.说明使用悬浮载体可显著提高蓝藻的厌氧发酵效率.     

太湖沉水植物残体理化性质和资源性分析

太湖区域的沉水植物残体产生量大、二次污染严重，亟需解决其资源化利用问题。资源化利用技术的选择取决于生物质废物的理化性质。为此，本研究分析了太湖区域5种沉水植物和1种对照浮水植物的生物化学组成、元素组成、厌氧和好氧生物稳定性以及热转化过程特征。结果表明：沉水植物的木质纤维素含量（以干质量计）为17.1%~31.7%，低于常见的挺水植物和浮水植物；蛋白质、脂肪含量（以干质量计）分别为11.3%~19.9%和1.8%~3.2%，低于大部分浮水植物；沉水植物具有木质纤维素含量低、适口性好的特点，可经过加工后用作饲料。生物化学甲烷潜力的分析结果显示，粗破碎沉水植物的累计甲烷产量（以有机质质量计）为106.2~150.2 mL·g^-1，低于常规厌氧消化处理物料的产气量，不适合以单一底物方式进行厌氧消化。沉水植物的7日好氧呼吸量（O₂，以干质量计）在534.5~698.8 mg·g^-1范围内，一级降解速率常数为0.051~0.097 d^-1，快速降解的特性显示其适合采用堆肥技术进行处理。热重分析表明沉水植物的热转化温度低，更适合生产用作吸附剂、土壤调理剂的生物炭。     

絮凝剂对藻类后续厌氧消化过程的影响

[目的]研究絮凝剂对藻类后续厌氧消化过程的影响。[方法]对不同含固率条件下水华藻类的产沼潜力及聚合氯化铝絮凝剂对藻类消化的影响进行分析。[结果]水华藻类的产甲烷潜力较高,含固率为6.0%时单位有机质累积甲烷产量可达147.03 mL/g VS,但脱水过程中使用的聚合氯化铝会严重抑制厌氧消化过程,在较低含固率3.0%条件下,铝离子浓度达984 mg/L,产气量低于潜力值的60%。[结论]该研究为藻类厌氧消化处理提供参考,同时为调整藻类采收方法提供理论依据。     

汽爆预处理对废弃烤后烟叶产甲烷潜力的影响

为资源化利用涉烟有机废弃物,以废弃烤后烟叶为底物进行了中温厌氧发酵实验,通过对比研究蒸汽爆破预处理及5种汽爆条件对烤后烟叶产甲烷潜力的影响,探讨汽爆在烤后烟叶厌氧发酵中应用的可行性。结果表明:未处理烤后烟叶L0的生化产甲烷潜力值高于绝大多数木质纤维素类废弃物,达到了252.7 mL·g~(-1)VS,且产气周期短,是优良的发酵原料;烤后烟叶在汽爆过程中发生固液组分分离,液体糖难以完全回收进而影响产气。与L0相比,汽爆后烟叶的生化产甲烷潜力均有下降,L1～L5分别降低了11.6%、23.0%、24.0%、22.4%及26.3%。对于烤后烟叶,尽管汽爆预处理能打开物料结构,但也会导致液体糖分大量流失,甲烷产量下降。综合考虑产品价值和处理能耗等因素,在实际应用中直接将烤后烟叶进行厌氧发酵是更优的选择。     

猪粪厌氧发酵联产氢气和甲烷的能源转换效率研究

[目的]探讨猪粪厌氧发酵先产氢气后产甲烷的能源转换效率,以期提高传统厌氧发酵的能源转换效率。[方法]将发酵料液的p H调节至4.5~5.5,首先进行厌氧发酵产氢气,产氢结束后将产氢发酵液的p H调节至6.5~7.5进行厌氧发酵产甲烷。[结果]猪粪厌氧发酵联产氢气和甲烷的产能效率为44.06%,明显高于猪粪单独厌氧发酵产氢的产能效率(14.43%)以及猪粪单独厌氧发酵产甲烷的产能效率(32.80%)。[结论]厌氧发酵联产氢气和甲烷能有效提升传统厌氧发酵产能效率。     

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。     

木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验。结果表明：生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强。其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升了厌氧发酵系统的甲烷累积产量（4.9%）、最大甲烷日产率（15.0%）以及水解速率（15.6%）,也缩短了发酵延滞期。此外,杨木生物炭的灰分含量对厌氧发酵也有重要影响。当灰分含量为2.6 g·L^-1时,对厌氧发酵系统影响最大,在提升厌氧发酵系统的缓冲能力、最大甲烷日产率（14.4%）的同时,也缩短了延滞期（11.8%）,灰分含量过高或过低均不利于系统产甲烷。     

NaOH预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,采用NaOH对青稞秸秆进行预处理,研究不同水平NaOH和预处理时间对青稞秸秆厌氧发酵性能的影响,探讨NaOH在青稞秸秆厌氧发酵中应用的可行性。结果表明,与未经处理的青稞秸秆相比,NaOH预处理可以显著提高青稞秸秆产甲烷性能（P<0.05）,且产气速率快、发酵周期短。其中,5% NaOH处理12 h青稞秸秆的累积甲烷产量高于多数木质纤维素类废弃物,为250.03 mL·g^-1,是优良的发酵原料。NaOH预处理增加了青稞秸秆中纤维素含量（13.37%~39.31%）,并有效降解了木质素（12.89%~64.34%）和半纤维素（0.96%~30.30%）含量。表明NaOH预处理是提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷性能的有效方法。