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。     

复合菌剂预处理秸秆产沼气

研究了以秸秆为沼气发酵原料不同条件下的产沼气效果。实验室干发酵结果表明,玉米秆经复合菌剂预处理后的产气量比未加复合菌剂预处理的对照组提高29.54%,TOC降解率提高136.32%,纤维素降解率提高47.68%。经复合菌剂预处理后再添加促进剂的产气量、TOC降解率和纤维素降解率分别比对照组提高35.28%、169.58%和49.62%,比经复合菌剂预处理的分别提高4.43%、14.07%和3.36%。户用试验结果表明,麦秆经复合菌剂预处理后和麦秆与猪粪混合后的产沼气量比未加复合菌剂的对照组分别提高33.65%、39.31%。麦秆加复合菌剂预处理后与麦秆和猪粪混合后的沼气甲烷含量基本无差别,但比对照组提高5.05%。     

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。     

温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响

【目的】研究温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】将鸡粪分别与稻秆、麦秆和玉米秆以1∶1(干物质质量比)混合作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在25,30,35和40℃4个温度梯度下进行厌氧发酵,研究温度对3种混合原料发酵效果的影响。用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,确定各种发酵原料的最优发酵条件。【结果】3种混合原料在25,30,35和40℃恒温条件下,均能在厌氧发酵开始后的5~14 d达最大产气速率,在31~48 d累积产气量均达到总产气量的90%。25℃下的产气效率最差,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆混合原料的最大产气速率分别为1.22,1.42和2.01 L/d,累积产气量分别为40.6,35.6和34.1 L;40℃下的产气效率最好,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆混合原料的最大产气速率分别为2.45,2.49和2.63 L/d,累积产气量分别为41.9,41.9和44.6 L。【结论】随温度的升高,3种混合原料的产气速率增大,最大产气速率出现的时间提前,但厌氧发酵时间并没有缩短,累积产气量也未增加。合理调控厌氧发酵温度和发酵时间,可获得较高的产气效率。     

ＮａＯＨ预处理花生壳厌氧发酵制取沼气的试验研究

为了探索花生壳厌氧发酵制取沼气的产气特性和潜力,利用NaOH在无流动水和常温的条件下,分别用质量分数为2%、4%、6%、8%的NaOH溶液对花生壳进行了碱性化学预处理,在中温(35±1)℃、总固TS质量分数为8%、pH为7.0～7.6条件下,利用自行设计的厌氧发酵实验装置进行批量厌氧消化试验,研究NaOH预处理对花生壳厌氧发酵过程中产气量、pH值和甲烷含量的影响规律.结果表明,4% NaOH预处理下的花生壳的总产气量为28 083 mL,比不使用NaOH和8%NaOH预处理的总产气量分别高48.91%和35.72%;甲烷含量最高超过60%,且平均甲烷含量高于不处理、2%和8%NaOH预处理;pH初期波动,13 d后基本稳定在7.2左右.4%NaOH预处理下的TS产气率、VS产气率以及甲烷含量和不处理以及8%NaOH预处理下的差异性显著(P<0.05),和其他两组试验之间的差异不显著(P>0.05),表明4%NaOH预处理是较优的工艺条件.     

超声联合NaOH预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。     

总固体质量分数对玉米和小麦秸秆中温发酵产气效果的影响

【目的】探索总固体质量分数与作物秸秆厌氧发酵效果的关系,为户用沼气最佳进料量的确定提供理论依据。【方法】分别以玉米秆和小麦秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,设计8%,12%,16%和20%4个总固体质量分数处理,采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置在30℃中温条件下进行厌氧发酵,研究不同总固体质量分数对秸秆产气速率、累积产气量和干物质产气率的影响。【结果】各总固体质量分数处理条件下,发酵料液的产气速率变化均与其pH值关系密切;高总固体质量分数处理条件下,发酵料液易发生酸化,但在一定范围内,发酵仍然可以正常进行;玉米秆、小麦秆最大产气速率与累积产气量均随总固体质量分数的增加而上升;玉米秆干物质产气率在总固体质量分数为20%时达到最大值(297.78mL/g),小麦秆干物质产气率在总固体质量分数为16%时达到最大值(242.15mL/g)。【结论】总固体质量分数16%是玉米秆、小麦秆中温(30℃)液体发酵的最适宜质量分数。     

羊粪与麦秆不同配比中温厌氧发酵特性

为了研究羊粪与小麦秸秆的混合厌氧发酵效果,以羊粪和麦秆为发酵原料,以常温厌氧发酵池的沼液为接种物,将羊粪与麦秆按照质量比为1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1的配比,在总固体质量分数为8%、35℃的恒温条件下进行厌氧发酵。结果显示:羊粪与麦秆混合发酵产气效果最佳的配比为7∶3,配比为1∶9的最差,后者的累积产气量仅为前者的30.1%;各个配比均可得VFA与累积产气量的显著性回归方程;pH值、VFA、碱度与日产气量动态相关。该试验结果为禽畜粪便和农作物秸秆厌氧发酵的资源化利用途径提供了理论依据。     

初始pH对生活垃圾和污泥混合物料厌氧发酵产沼气的影响

【目的】研究pH值对生活垃圾和脱水污泥混合物料厌氧发酵产沼气的影响,为促进厌氧发酵产沼气提供实验参数和理论依据。【方法】从整个发酵过程pH值的变化、产物生成和原料利用3个方面评价不同初始pH值对于物料厌氧发酵产沼气的影响。【结果】当发酵液初始pH值为7.5时,生活垃圾发酵产沼气的量最高,且其中甲烷平均含量达53.65%以上,累积产气量22 632mL;pH7.75时,在25d~35d内,产气量增加迅速,仅次于pH7.5,为21 962mL;pH值为7.25时发酵液中TS、VS降低程度最大,分别为38.5%和56%。【结论】控制发酵体系的pH值在7.25~7.75范围内,使产甲烷菌处于最适生存状态,是提高生活垃圾厌氧发酵产沼气的关键。     

木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究

研究了木薯渣的酸化特性和不同接种率（60%、70%、80%）对厌氧发酵产沼气的影响。试验结果表明,木薯渣极易酸化,但厌氧发酵甲烷化是可行的,在试验采用的接种率中,70%的接种率能调控发酵系统的pH、VFA浓度在正常范围,产气能顺利启动和进行,产气率和最高甲烷含量分别为249.35 ml/g VS和48.16%,优于其他两组,为木薯渣厌氧发酵产沼气的深化研究和应用提供了参考依据。     

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.     

不同黄贮预处理对水稻秸秆干法厌氧发酵特性的影响

针对长三角水源区高C/N水稻秸秆干法厌氧发酵产气效率低的问题,利用自制全自动不锈钢发酵罐装置,探索了不同黄贮预处理技术对厌氧发酵效率的影响,并从预处理前后物料结构变化与降解效果方面对秸秆产沼机理进行了初探。结果表明,在发酵物料C/N为50的条件下,8 mg·L~(-1)Ca(OH)_2的稀碱处理组和稀释20倍沼液的微生物处理组产气效果最佳,单位干物质产气量分别达407 L·kg~(-1)VS与397 L·kg~(-1)VS,总产气量分别是对照组的1.64倍和1.59倍,可以达到最佳C/N条件下的80%～115%,表明适宜的预处理方式可在一定程度上解决因氮源不足造成的产气效率低下问题。两种预处理方式均可使水稻秸秆表面蜡质层、颗粒物与丝状物分解,进而提高纤维素类物质降解效率。研究表明,稀碱预处理可缓冲发酵前期酸化对产气的抑制作用,沼液处理组可显著提高发酵初期沼气中的甲烷含量,但所需预处理时间相对较长,约为稀碱预处理的4倍,工程应用中可根据实际需求选择适合的预处理方式。     

微生物预处理稻草秸秆产沼气试验研究

[目的]寻求一种高效经济的微生物预处理方法。[方法]利用实验室培养的黑曲霉、青霉和根霉对稻草秸秆进行前期预处理,分预处理5和10d2组,将预处理后的稻草进行厌氧沼气发酵,考察经菌处理后的稻草产气效果。[结果]预处理5d的稻草发酵产沼气的周期为56d,产气高峰出现在发酵的第16天。经青霉、黑曲霉和根霉复合菌预处理的稻草产气效果最好,其TS产气潜力为136.03ml/g,比对照组提高了64.22%,VS产气潜力为166.07ml/g,比对照组提高65.92%。从经菌预处理10d的稻草产气效果来看,对照组产气总量高于试验组。[结论]从TS、VS产气潜力及产气总量来看,菌预处理稻草5d的效果要高于菌预处理稻草10d的;从不同菌剂预处理效果来看,以黑曲霉、青霉和根霉复合菌剂预处理的效果最好。     

腐熟剂预处理对水稻秸秆厌氧发酵的影响研究

农作物秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素,通常需要预处理后再对其进行厌氧发酵。试验采用腐熟剂对水稻秸秆进行生物预处理,研究了不同预处理时间和腐熟剂的添加量对厌氧发酵效果的影响,分析了发酵过程中产气量、p H和沼气中甲烷含量的变化。结果表明:腐熟剂预处理时间2d、腐熟剂投加量为秸秆用量的0.2%时,发酵前期物料p H下降显著、产气量高。预处理时间过长或腐熟剂添加量过多,会导致易降解有机物的大量消耗,不利于产气量的增加和发酵后期甲烷含量的稳定。     

醋酸预处理对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的影响

为了探究醋酸预处理提高厌氧发酵产气量的原因,研究用醋酸预处理水稻秸秆,之后将预处理后的水稻与牛粪混合进行厌氧发酵,测定发酵初始环境和发酵过程中纤维素酶活力、还原性糖含量、VFA 含量、pH 及日产气量,并且对其发酵过程中的稳定性系数进行分析。结果表明,水稻秸秆在 4%的醋酸浓度下预处理 4 d 处理组的总沼气产量最高为 11 605 mL,且显著高于未经预处理总沼气量 6 450 mL（P<0.01）,且该处理的日产气量的峰值提高和出现的时间提前;厌氧发酵的初始环境、过程环境、环境稳定性以及他们之间的相互作用关系受醋酸预处理影响;醋酸预处理提高总沼气产量的主要原因是,醋酸预处理使厌氧发酵初始环境和过程环境更加协调,使发酵系统更加稳定。研究表明,醋酸预处理能够显著提高沼气产量,为醋酸预处理技术提供一定的参考。     

酸预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响

为了研究酸处理对水稻秸秆沼气发酵的影响,采用不同浓度的酸（2%、4%、6%、8%、10%）对水稻秸秆进行处理,并对处理后的水稻秸秆进行厌氧沼气发酵,分析了酸预处理组和对照组在沼气发酵过程中产气量、pH值、甲烷含量及发酵前后水稻秸秆组分变化情况。结果表明,与对照相比,酸处理能显著地改变水稻秸秆的生物降解产沼气的性质,提高了产气的效率。比较来看,酸处理浓度为6%的效果最好,其甲烷含量最高可达44.3%,单位总固体产气率为150 mL.g-1,比对照组高出99.8%。     

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。     

葵盘、麦秆和豆杆中温厌氧发酵产气潜力及其特性研究

以葵盘、麦秆和豆杆为发酵原料,采用批量发酵工艺,在(30 ±1)℃下对葵盘、麦秆、豆杆进行厌氧发酵产沼气潜力及特性的试验研究.结果表明, 30℃时,总固体浓度TS为8%的葵盘、麦秆和豆杆的累计产气量分别为14 605 、22 317、29 006 mL;日最高产气量分别为1 910 、950 、1 050 mL;最高甲烷体积分数分别为67.7%、70.7%、80.7%;TS产沼气潜力分别为137.90、207.47、268.51 mL/g.说明葵盘、麦秆和豆杆作为发酵原料有较高的产沼气潜力.     

MC1预处理对豆秸水解特性及产甲烷效率的影响

为提高大豆秸秆厌氧发酵产气性能,本文利用复合菌系MC1对灭菌秸秆(SS)及未灭菌秸秆(NSS)进行预处理,研究预处理时间对秸秆水解特性及产甲烷效率的影响。结果表明:MC1能有效降解大豆秸秆,SS经12 d预处理,其纤维素及木质素降解率分别为41.71%和29.92%,显著高于NSS(P0.05)。SS预处理体系中VFAs含量显著高于NSS(P0.05),且两者分别在预处理3 d及7 d浓度达到最高,分别为2.18 g·L~(-1)(SS)和1.52 g·L~(-1)(NSS),预示杂菌减缓了MC1对秸秆的降解速率。乙酸是预处理体系中最主要的VFAs产物,整个预处理期间SS和NSS水解液乙酸含量分别高于72.41%和56.23%。与未处理大豆秸秆相比,经过3 d预处理,SS和NSS预处理体系的甲烷累积产量分别提高了36.86%和34.27%,其最大产甲烷速率分别为21.69 mL·d-1·g-1VS和17.44mL·d-1·g-1VS,表明MC1预处理能有效提高大豆秸秆厌氧发酵性能。