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。     

木聚糖酶对牛粪厌氧干发酵产沼气的影响

为了提升牛粪产沼气性能,通过批式厌氧干发酵的方式考察木聚糖酶对牛粪产沼气的影响.在发酵温度55℃,总固体物(TS)浓度为40％,接种物含量30％,添加原料质量1％的木聚糖酶来进行牛粪厌氧干发酵.结果表明,木聚糖酶的添加不能缩短产沼气周期,但能提升沼气产量.试验组累计产气量为9.9 L,比对照组提升了22％,原料产气率为0.25 L/g,池容产气率为0.73 m3/(m3·d).产气过程与一般原料产气过程类似,但发酵周期较长.该试验结果为牛粪的高效利用提供了一个有效途径.     

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。     

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.     

牛粪水稻秸秆厌氧共发酵产沼气操作参数优化

在牛粪中添加水稻秸秆进行厌氧共发酵产沼气,考察接种量、发酵温度、原料固体含量对发酵产沼气效果的影响。结果表明:厌氧发酵接种是必需的,随着接种量增多产气量增大,适宜的接种比例为10%(质量比);常温、中温(36℃)和高温(55℃)3种温度条件下,中高温发酵产气效果较好,中温更适合发酵;在20%、10%、5%(质量比)3种固体含量条件下,固体含量越大产气量波动越大,10%固体含量产气效果最好,发酵前30天累积产气量可达4 710 m L,容积产气率为0.313 m~3/(m~3·d)。本试验所得的结果可为牛粪水稻秸秆厌氧共发酵的实际应用提供参考。     

小麦秸秆厌氧干发酵气肥联产试验研究

研究了小麦秸秆中温厌氧干发酵条件对沼气产量以及发酵残留物中有机质、氮、磷、钾含量的影响.结果表明,提高接种量可以提高沼气产量和甲烷含量,但过多的接种量会使单位总固体质量的沼气产量和甲烷产量降低.小麦秸秆厌氧干发酵产肥兼顾产气的最佳发酵条件为发酵料总固体含量为25％、秆渣质量比为1∶10,在保证较高产气量的同时,可较好地保留发酵残留物中的营养成分,能提供肥效良好的有机肥料.     

猪粪、牛粪、羊粪沼气发酵比较试验

本试验在相同发酵浓度、同等体积及相同温度的条件下,比较羊粪、牛粪、猪粪三种物料的沼气发酵,通过对比三者气体中的CH4含量、H2S含量、PH值等发酵参数,探索在沼气发酵过程中各种参数的变化情况,对比试验表明猪粪在厌氧发酵过程中易发生酸化,而羊粪、牛粪(尤其是羊粪)则不易发生酸化,基本上不影响产气量。在保持相同发酵浓度、同等温度的条件下,发酵气体中CH4含量的大小顺序为牛粪>羊粪>猪粪,但H2S含量顺序为猪粪>牛粪>羊粪,牛粪、羊粪H2S含量相近,而猪粪则比它们高3倍左右。猪粪的发酵液最臭、颜色最深,其次为牛粪,羊粪较弱。     

添加聚合草对猪粪中温厌氧发酵的影响

【目的】探索添加景观植物聚合草对沼气厌氧发酵的影响。【方法】以猪粪为发酵原料,添加不同量聚合草,于(35±1)℃条件下,用自行设计的发酵装置进行发酵试验,通过对发酵液的CH4含量、pH和产气量的监测,研究聚合草添加量对猪粪中温厌氧发酵过程的影响,并以接种物和接种物加猪粪为参比。【结果】在聚合草与猪粪总固体含量比分别为1∶10、2∶10、3∶10、4∶10的试验组中,1∶10、2∶10试验组的甲烷含量率先达到40%(体积分数),其pH分别为6.6～7.7和6.6～7.6,总体优于其他试验组及空白参比组;且以1∶10试验组的日均产气量最高(756.20mL),2∶10试验组的总产气量最高(43 540mL)。【结论】添加适量聚合草对猪粪厌氧发酵有促进作用,通过二次曲线拟合,推测聚合草与猪粪总固体含量的最优配比为1.40∶10～1.48∶10。     

pH值和温度对3种动物粪便发酵生产沼气的影响（英文）

[目的]对动物粪便进行无害化资源化处理。[方法]利用新鲜的牛粪、兔粪和熊粪作为发酵物料,以自行设计的生物反应器研究不同温度和物料起始pH对沼气生产进程和产气量的影响。[结果]牛粪、兔粪和熊粪作为发酵物料均可产生沼气,沼气产量随碳氮比成正相关。发酵物料的初始pH对沼气产生菌的影响十分敏感。调整温度和发酵物料起始pH值对产气周期影响不明显,但可改变产气进程和总产气量。[结论]该研究为动物粪便发酵生产沼气提供了数据依据。     

地衣芽孢杆菌1411-1羽毛角蛋白固体发酵工艺的优化及角蛋白酶的初步研究

对角蛋白高效降解菌地衣芽孢杆菌菌株1411-1固体发酵条件进行了优化,着重考察了培养基含水量、起始pH值、温度、接种量及外源添加物的影响,并确定了优化的发酵周期,同时对角蛋白酶的提取进行了初步研究.研究结果表明,1411-1的最适固体发酵条件为:培养基含水量75%,pH值10.0,温度40℃,菌液接种量0.15 ml/g,发酵周期88 h,氮源对固体发酵有显著的抑制作用,碳源的影响不显著;角蛋白酶的最适提取条件为:以碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液(pH值10.0)作为提取剂,4℃下提取60 min.     

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。     

光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响研究

研究光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响,为沼气池的改进、提高产气量提供参考。试验以猪粪、牛粪为发酵原料,设置0、6、12、24h4组光照梯度处理,在恒温35℃和料液总固体质量分数为8%的条件下进行厌氧发酵。结果显示,不同光照强度下同一发酵原料的产气量差别较大,猪粪、牛粪在12h光照条件下的累积产气量分别是0h光照条件下的(黑暗)1.80、2.34倍;相同的光照强度不同发酵原料产气量存在差别,0h光照条件下(黑暗)猪粪的累积产气量为8136mL,牛粪的累积产气量为3282.5mL;光照条件改变发酵料液的理化性质,使累积产气量与发酵料液的碱度、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)、pH值、氨态氮的相关性呈动态变化。     

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。     

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。     

熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果比较

[目的]比较熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果。[方法]分别以熊猫粪和竹子叶为原料,在30℃下进行批量式恒温沼气发酵试验,比较熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果。[结果]熊猫粪沼气发酵时间为40 d,原料产气率为50 ml/g,TS产气率为121 ml/gTS,VS产气率为123 ml/g VS;竹子叶发酵时间为92 d,原料产气率为83 ml/g,TS产气率为168 ml/g TS,VS产气率为197 ml/g VS。[结论]两种原料均可作为沼气发酵原料,竹子叶的产气潜力和降解效果明显好于熊猫粪,但熊猫粪的发酵时间仅为竹子叶发酵时间的2/5,表明经过大熊猫消化后的熊猫粪更易于发酵。     

沼渣沼液养分含量及稳定性分析

为实现沼渣沼液有效利用与管理,选取以牛粪、猪粪、鸡粪为厌氧发酵原料的沼气工程,测定了沼液、沼渣中养分含量及重金属含量,探讨了不同发酵原料沼液的养分含量随储存时间的变化规律。结果表明:鸡粪沼液中养分含量最高,总氮、总磷含量分别为5 706.23 mg/L和121.21 mg/L;猪粪沼渣中总氮含量最高,达到31 000.03 mg/kg,而鸡粪沼渣中总磷含量最高,达到23 951.02 mg/kg;猪粪沼渣中锌、铜含量以及牛粪沼渣中铜含量超标;沼液营养成分含量随储存时间的延长不断降低,两者之间呈显著负相关性,且温度越高,营养成分损失率越大,鸡粪沼液中的营养元素更易流失。该结果可为沼渣沼液的合理存放及高效施用提供理论依据。     

寒地高效户用沼气罐发酵工艺的研究

以户用沼气罐为基础,以牛粪为发酵底物,进行中温发酵,结果表明：连续加温,温度最高可升高到45℃,在加热到35℃后,温度一直维持在30℃左右;户用沼气罐持续产气42 d,累计产沼气8.7 m^3,日平均产气率为0.26 m3.d^-1,产气高峰时最高日产气率0.5 m3.d^-1;一次投料后罐体发酵进入30 d后产气量逐渐降低,说明原料中可分解利用的有机质含量减少,如需维持产气高峰应在发酵30 d前适时补充发酵原料。     

沼气发酵不同物料比对氮素损失的影响及施用沼肥的增产效应

为探索沼气发酵的最佳物料比及施用沼肥的增产效应,分别在室内和田间进行了试验。结果显示,沼气发酵全氮平均损失率仅为482％,有效氮却为发酵前的354倍,发酵后有效氮占全氮的621％。沼气发酵处理产生有效氮量为堆肥发酵有效氮量的613倍。沼气发酵法中的氮素损失率按以下次序递减: 处理1(猪粪∶稻草=4∶1)(997%)> 处理2(猪粪∶牛粪∶稻草=1∶1∶05)(434%)> 处理3(猪粪∶牛粪∶人粪=3∶1∶1)(268%)。沼气发酵的氮素有效化率平均比堆肥发酵高415倍。在不同土壤中,水稻、玉米、小麦、棉花、油菜上施用沼肥的增产率为65%～157%,平均增产达到1138%。     

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。     

人粪与不同原料配比对厌氧发酵产气影响

为提高人畜粪便和农作物秸秆资源化有效利用提供科学依据,研究了人粪与各种不同原料混合发酵的产气效率。试验通过自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以人粪、牛粪、鸡粪和玉米秆为消化原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固TS质量分数为8%条件下,进行批量厌氧消化试验,研究人粪分别与牛粪、鸡粪和玉米秆按不同比例(干物质质量比为1∶1、2∶1、3∶1)混合发酵的产气速率、累积产气量的变化。结果表明,在25℃恒温条件下,人粪与3种原料的混合发酵,均能正常产气,均能在厌氧发酵开始后的5～14d达最大产气速率,在30d左右各自的累积产气量均能达到总产气量的87%～92%,其中人粪与牛粪的混合产气效率最好,各组物料的3种配比的平均累积产气量分别为26713、21281和21227mL,各组物料的最优配比的最高产气速率分别为1500、1260和1100mL·d-1。在25℃下,人粪与牛粪混合发酵的最优配比为3∶1,人粪与鸡粪的为1∶1以及人粪与玉米秆的为3∶1,为人粪与不同原料配比的混合厌氧发酵提供了参考依据。