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。     

蔬菜废弃物厌氧发酵产气特性

为探究蔬菜废弃物无害化处理效果,以菜花、甘蓝、白菜、西红柿废弃叶与牛粪为原料,在（35±1） ℃条件下,利用自行设计的沼气发酵装置,进行单因素厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中的产气量、甲烷体积分数、pH等各项指标,对蔬菜废弃物及其与牛粪混合原料厌氧发酵产气规律和特性进行研究。结果表明：菜花叶（A组）、甘蓝叶（B组）、白菜叶（C组）、西红柿叶（D组）单独厌氧发酵会出现两个产气高峰,平均日产气量分别为503.8、584.7、538.3、615.7 mL/d,32 d的累计产气量分别为16 121、18 709、17 226、19 701 mL,其中甘蓝的平均甲烷体积分数最高为50.8%;菜花叶+牛粪（E组）、甘蓝叶+牛粪（F组）、白菜叶+牛粪（G组）、西红柿叶+牛粪（H组）厌氧发酵的平均日产气量分别为1 036.8、699.8、775.2、910.9 mL/d,47 d的累积产气量分别为48 729、32 891、36 434、42 812 mL,其中西红柿废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵的平均甲烷体积分数最高为54.0%。蔬菜废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵呈现发酵周期延长、产气量升高、甲烷体积分数增加的趋势。     

不同原料配比对厌氧发酵过程中产气量VFA和脱氢酶活性的影响

以牛粪和小麦秸秆为发酵原料,研究了不同牛粪(M)与小麦秸秆(S)的干物质配比(牛粪与秸秆的比例为1∶1、2∶1和3∶1)对厌氧发酵产气过程的影响。结果表明,添加小麦秸秆处理的产气量显著高于秸秆与牛粪单独发酵处理(P<0.05),其中牛粪与秸秆的配比是1∶1的产气量为(31823.7±691.2)mL,比秸秆、牛粪以及牛粪与秸秆比例为2∶1和3∶1四个处理的产气量分别提高了208.7%、11.5%、2.8%和5.2%。因此,以M∶S=1∶1进行混合厌氧发酵效果最好。挥发性脂肪酸(VFA)与日产量间呈极显著性正相关(P<0.01),但脱氢酶活性与产气量相关性不显著(P>0.05)。     

不同进料量对农业废弃物半连续厌氧发酵产气性能的影响

以牛粪与番茄秸秆混合物为发酵原料,7 d为一个进出料周期,进行不同进料量100,120,140,160 g/L混合物料的中温(35±1)℃厌氧发酵产气试验,以考察进料量对农业废弃物半连续式厌氧发酵产气情况及消化稳定性的影响。结果表明,进料量为140 g/L时,甲烷平均含量相对较高,达49.06%,且其波动幅度较小;容积甲烷产率较高,达0.141 L/(L·d),较进料量为100,120,160 g/L处理分别高出131.15%,13.71%,2.17%。从料液p H值、VFA、碱度等系列指标可以得出,进料量为100,120,140 g/L时,系统均能稳定运行;当进料量提高到160 g/L时,系统酸累积现象明显,开始趋于不稳定。因此,从甲烷产量和系统的稳定性综合考虑,140 g/L为适宜的推荐进料量。     

椰子废弃物干法厌氧发酵工艺研究

为解决椰子加工剩余废弃物资源的浪费与环境污染问题,进行了椰子废弃物干法厌氧发酵工艺的研究.每个试验组加入300 g椰子废弃物,发酵温度均为室温.前3组接种量分别为20％、30％、40％,第4组接种量为30％,发酵前用6％NaOH对椰子废弃物进行浸泡处理.试验结果表明,发酵原料中接种物含量越高,沼气产气量越大,且接种量为30％～40％为椰子废弃物干法厌氧发酵的最佳接种量范围.椰子废弃物经过化学预处理后,发酵启动速度加快,发酵周期缩短,沼气产量得到提高.因此,椰子干法厌氧发酵工艺的研究对解决椰子废弃物资源浪费及对环境污染等问题具有重大意义.     

不同接种量对稻秆厌氧发酵特性的影响

以稻秆为原料,厌氧发酵后剩余的沼液为接种物,在中温35℃的条件下,采用批式发酵试验,研究接种量分别为40、80、120 g 3个处理对其产气特性的影响。结果表明,适量的接种物可以提高消化系统的缓冲能力,有利于产气高峰提前,同时对稻秆的降解有促进作用。其中接种量为80 g的总产气量最高,为3 452 mL;TS产气量达到256.27 mL·g-1;分别比接种量为40和120 g的试验组高93.71%和15.14%。     

不同处理对猪粪干法厌氧发酵产气性能的影响

为了更好解决养猪场废弃物污染问题,采用总固体(TS)质量分数为25%的干法厌氧发酵工艺,将猪粪与玉米秸秆按照不同比例混合,以温度、接种率和猪粪与玉米秸秆混合比例作为因子,进行干法厌氧发酵试验。结果表明,在温度55℃、接种率30%、猪粪与玉米秸秆混合例为1∶3条件下,20 d累积产气量最多,达到14 489 mL,同时该条件下TS降解率最高,达到83.68%。湿度是影响干法厌氧发酵产气率的主要因素,同时可以影响发酵物的水解过程,通过影响发酵的pH值,其影响微生物的活性,并最终影响到产气过程。     

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。     

不同原料配比对牛粪高温堆肥的影响

研究了牛粪与玉米秸秆不同配比(体积比)条件下对高温堆肥的影响。结果表明,牛粪与玉米秸秆以4∶6配比效果最好,堆肥升温快,3d达到50℃,高温维持时间为16d,最高温度达71℃,堆肥29d后,白菜种子发芽指数高达81.6%;其次为6∶4配比,到达高温时间为6d,高温维持时间为13d,最高温度为68.2℃,白菜种子发芽指数为80.5%;因此,在实际应用中,牛粪在堆制材料中所占体积以40%~60%为宜。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

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。     

生物质飞灰对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响

为解决餐厨垃圾在厌氧消化过程中的酸抑制问题,并为生物质飞灰提供新的资源化利用途径,在产酸相中添加不同比例的飞灰,研究了生物质飞灰对餐厨垃圾中温两相厌氧消化过程中产酸和产气的影响。结果表明:添加生物质飞灰可以提高酸化相的p H值,促进餐厨垃圾酸化,添加3%的生物质飞灰,产酸相的挥发性脂肪酸(VFA)的平均浓度为9 845.45 mg·L-1,比空白处理(CK)提高了49.66%,差异显著;添加3%生物质飞灰处理的产甲烷相更稳定,产气效果更好,累积产气量为27.43 L,比0、1%、4%和5%的飞灰添加比例分别高了25.15%、13.70%、4.34%和6.55%;添加3%生物质飞灰处理的平均负荷产气量为490.33 m L·g VS-1,比0、1%、4%和5%的飞灰添加比例平均值分别提高了22.49%、12.35%、6.36%和8.22%。研究表明,添加生物质飞灰有助于促进餐厨垃圾酸化和提高产甲烷相的产气量;在高有机负荷的时候,添加生物质飞灰有助于提高系统运行的稳定性。     

有机负荷与回流比对餐厨垃圾两相厌氧消化的影响

【目的】研究产甲烷相的有机负荷与沼液的不同回流比在餐厨垃圾两相厌氧消化过程中对产酸和产气的影响。【方法】以餐厨垃圾为原料,采用两相厌氧消化工艺,分别设置了不同的有机负荷与回流比,考察两者对两相厌氧消化产酸和产气的影响。【结果】沼液回流可以提高产酸相的pH,促进餐厨垃圾酸化,在产酸相有机负荷(以挥发性固体物含量计,下同)为11.33 g·L~(–1)·d–1时,回流比为10%、30%和50%处理的挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度分别为11 598.48、12 998.41和14 967.64 mg·L~(–1),比空白处理(CK)分别提高了9.06%、22.23%和40.74%;在沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L~(–1)·d–1,当负荷提高至8.50 g·L~(–1)·d–1时,系统出现了酸抑制现象,而回流比为50%时,可以提高系统的缓冲性,维持系统的稳定;回流比50%处理的平均负荷产气量(以挥发性固体物含量计)为486.14 mL·g~(-1),比CK、回流比10%和30%处理分别提高了29.84%、20.80%和9.13%。【结论】餐厨垃圾两相厌氧消化过程中,沼液不回流时,产甲烷相的最适有机负荷为6.38 g·L~(–1)·d–1;继续提高有机负荷,系统会产生酸抑制现象;当沼液回流比为50%时,产甲烷相的最适有机负荷可以提高至8.50 g·L~(–1)·d–1,系统可以保持稳定运行。     

餐厨废弃物复合酶解预处理-厌氧发酵中试工程研究

为获得复合酶解预处理-厌氧发酵二步法工艺稳定性工程数据,在中温（35±2）℃条件下,采用自行设计的1 m³太阳能辅热连续搅拌式（CSTR）厌氧反应器,进行了180 d的连续式餐厨废弃物中试厌氧发酵效果研究,结果表明：餐厨废弃物复合酶解预处理-厌氧发酵二步法工艺具有良好的运行稳定性及较高的发酵效率,中试工程有机负荷可达约3.5 kgVS·m^-3·d^-1,单位总固体（TS）及挥发性固体（VS）产气率、产气平均甲烷（CH₄）含量、容积产气率等指标可分别达到645.19 L·kg^-1、685.06 L·kg^-1、75.54%和2.37 m³·d^-1,折合餐厨废弃物原料产气量158 m³·t^-1。     

城市固体有机废弃物厌氧消化处理技术研究进展

在城市生活垃圾清运量逐年增加的情形下,实现其中有机质无害化以及资源化处理,对当今城市化进程的发展和环境资源的保护具有重要的意义.综述了我国城市生活垃圾的清运状况以及厌氧消化技术在处理城市生活垃圾中的研究进展,并着重分析了影响厌氧消化效果的主要因素.同时,简述了厌氧消化后剩余固体产物沼渣的资源化技术.针对我国城市生活垃圾的特点,提出了厌氧消化技术仍将是我国生活垃圾未来资源化处置的重要方向.     

农村有机生活垃圾等混合物料厌氧发酵产沼气性能

为获得有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪混合物料厌氧发酵产沼气性能,为农村废弃物沼气工程高效运行提供依据,在初始总固体(TS)为12%和中温(35±1)℃条件下,考察了有机生活垃圾、玉米秸秆与牛粪三物料不同湿基质量比(1∶0∶2、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5、1∶2∶0)对厌氧发酵过程的影响。结果表明:与双物料混合厌氧发酵相比,三物料混合厌氧消化能显著提高原料产气率,有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪配比为1∶1∶1的组合单位TS累积产气量高于其他处理;不同发酵物料配比能影响厌氧发酵完成时间,随着秸秆比例的增加,完成厌氧发酵的时间逐渐增长,有机生活垃圾和牛粪的组合与三者配比为1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0的处理相比,厌氧发酵完成时间分别缩短了12、15、19、22 d;三物料混合发酵适宜的配比能平衡发酵系统中酸的浓度,防止系统酸化,并能提高纤维素半纤维素降解率。综上认为三物料最佳配比为1∶1∶1。     

餐厨废弃物复合酶解预处理条件优化

为提高餐厨废弃物复合酶解效果,根据餐厨废弃物生物质组分特点及不同酶作用条件,以固形颗粒去除率、还原糖含量及淀粉水解率为衡量指标,调整并优化了复合酶解配方及作用条件。结果表明,在以液化酶、糖化酶、纤维素酶和脂肪酶为配方组成的复合酶作用下,按照每克干重(TS)餐厨废弃物分别添加液化酶9 U·g~(-1)、糖化酶150 U·g~(-1)、纤维素酶45 U·g~(-1)和脂肪酶150 U·g~(-1);酶解工艺为:将分选后去除非生物质组分的餐厨废弃物进行粉碎匀浆,先投加脂肪酶并于40℃酶解24 h,再投加液化酶、糖化酶及纤维素酶于55℃酶解90 min。本研究所建立的餐厨废弃物复合酶解预处理方法有助于提高其后续厌氧发酵效率及稳定性。     

玉米秸秆与水果废弃物不同比例混合发酵产气特性研究

以玉米秸秆混合不同比例的废弃苹果果浆为发酵原料,接种一定量的厌氧污泥,在3℃左右的条件下进行厌氧发酵,研究玉米秸秆与水果废弃物不同配比混合发酵的产气特性。结果表明：在50 d的发酵过程中,一定范围内随苹果果浆添加比例的增大,所产沼气总量逐渐升高,但沼气中甲烷含量有所降低;苹果果浆与玉米秸秆比例为2：3时（二者TS比0.11、VS比0.12）,总TS浓度10.85%时,二者混合发酵产气效果最佳,所产气体中甲烷含量为51.22%。     

借鉴德国经验推动我国沼气工程发展

\t\t\t\t\t目的\t\t\t\t\t试验主要研究了3种真菌和2种酶处理对杂交狼尾草干式厌氧发酵产沼气的影响。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t方法\t\t\t\t\t分别采用不同用量糙皮侧耳培养液、长根菇培养液、香菇培养液、纤维素酶、漆酶对原料进行预处理,在中温(35 ℃)、总固体(total solid,TS)质量分数20%、总挥发物(volatile solide,VS)接种率20%、初始pH为7.0条件下,进行厌氧消化试验。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结果\t\t\t\t\t采用真菌及酶处理均能有效提高系统产气率,3种真菌最优处理用量(按150 g原料算)分别为：糙皮侧耳培养液(100 mL)、长根菇培养液(100 mL)、香菇培养液(50 mL);2种酶最优处理用量(按250 g混合物料算)分别为纤维素酶(100 mg)和漆酶(75 mg)。上述5种处理条件下,系统产气量比无处理组分别提高了51.50%,38.97%,46.69%,40.61%,28.04%。\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t结论\t\t\t\t\t整体而言,采用真菌进行原料预处理对环境条件的要求相对温和,有更好的应用前景。\t\t\t\t     

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。