预处理对果蔬垃圾干法厌氧消化的影响

本试验研究了高温、碱化等预处理方法对果蔬垃圾干法厌氧消化的影响。结果表明:碱化和高压灭菌联合、碱、木质素过氧化物酶和果胶酸裂解酶的预处理效果明显,其中碱化和高压灭菌联合效果最好,与对照相比,COD和VS降解率分别提高58%和23%,沼气产率增加47%;VFA从2865 mg·L-1增加到17600 mg·L-1,提高到6倍,厌氧消化后VFA降解了15000 mg·L-1,对照组仅为2300 mg·L-1,提高了6倍。因此,采用厌氧消化方法处理果蔬垃圾在技术上是可行的。     

金属离子对剩余污泥和生活垃圾联合厌氧消化的影响

以城市有机生活垃圾和污水处理厂剩余污泥作为发酵原料,在相同条件下,研究不同浓度的Fe2+,Co2+,Ni2+组合对厌氧消化过程和消化效率的影响。结果表明,添加金属离子能提高垃圾的消化效率,当Fe2+,Co2+,Ni2+的浓度分别为3 mg·L-1,1.5 mg·L-1,1.5 mg·L-1时厌氧消化效果最好,COD降解率为71.14%,TS去除率为48.83%,VS去除率为69.34%,与对照相比分别提高了13.79%,17.09%,15.54%。     

绿色木霉预处理协同外源氢对秸秆厌氧发酵产气性能提升的影响

以提高玉米秸秆预处理后还原糖含量和厌氧发酵产甲烷性能为目的，采用绿色木霉进行玉米秸秆预处理，通入外源氢气加强厌氧发酵产甲烷性能。实验结果表明，当预处理温度为36℃,时间为2 d,初始料液比为1∶1的绿色木霉处理条件时，还原糖含量最高，为27.66 mg·g^-1,预处理后累计产甲烷量比未经预处理实验组提高了39.0%,绿色木霉加氢组累计产甲烷量为木霉预处理组的2.6倍。表明绿色木霉预处理对玉米秸秆厌氧发酵有促进作用，外源加氢可有效提升厌氧发酵甲烷产量。     

大型海藻厌氧发酵特性研究

文章采用中温批式厌氧发酵工艺,研究清洗及未清洗海带在不同接种率下,盐度对厌氧发酵特性的影响。研究结果表明:相同底物浓度发酵时,未清洗海带的产气性能要优于清洗海带,无机盐对产气率提高约13%~25%。未清洗海带组在盐度为12.96 g·L~(-1)时的产气性能最佳,产气率和产甲烷率分别为464.4±0.39和288.28±0.24 m L CH_4·g~(-1) VS_(added),比相同条件下清洗海带的产甲烷率提高29.56%,此时发酵液中主要金属离子浓度K~+4780 mg·L~(-1),Mg~(2+)250 mg·L~(-1),Ca~(2+)130 mg·L~(-1)和Na~+1600 mg·L~(-1),表明适宜浓度的无机盐有利于厌氧发酵的产气性能。     

初始pH值对微波预处理颗粒污泥厌氧发酵制氢的影响

以高浓度有机废水为发酵底物,接种颗粒污泥进行厌氧发酵制氢,通过批量试验研究了初始pH值对经微波预处理后的颗粒污泥厌氧发酵产氢的影响.结果表明:初始pH为9.0时,产氢效果最好,此时的比产氢速率达到24.23 mmolH2·(gCOD·d)-1,COD去除率约为31％,出水挥发性脂肪酸浓度为3768 mg·L-1.     

打捆秸秆干湿联合发酵工艺技术研究

为充分利用厌氧干发酵工艺批次处理能力强并有效克服其物料发酵不彻底导致的产气效率低的难题,引入干湿联合厌氧发酵工艺。以水稻秸秆和新鲜猪粪为发酵原料,在35℃及发酵底物初始TS浓度为20%条件下进行厌氧干发酵,其中一组处理在实验第20 d时用纯净水将发酵底物TS浓度调节为9%改为湿发酵,两者对比结果表明:相比于干发酵,该干湿联合厌氧发酵工艺可有效提高稻秸纤维素和半纤维素的降解率,其中纤维素降解率可由20.5%提高到31.1%,半纤维素降解率可由48%提高到54.8%,虽对产气中甲烷含量影响不大,但试验周期内物料累积产气量可提高19%以上。     

亚硫酸氢盐预处理对黄贮玉米秸秆产甲烷潜力机理研究

为了更好地解决东北寒区农作物秸秆环境污染、资源浪费、转化利用率低的问题,开展了亚硫酸氢盐与黄贮法联用处理玉米秸秆对其产气潜力影响的研究。结果表明：当预处理液中亚硫酸氢钠浓度为6.0%时,预处理后的玉米秸秆酶解糖化率达83.0%左右,甲烷日产量达131.3 mL·g^-1TS,甲烷累积产气量达1462.2 mL·g^-1TS。相对于单一黄贮预处理法,采用联合法预处理后玉米秸秆组分中木质素被大量降解,纤维素保留率,结构疏散,纤维素、半纤维素可生化性提高,产气效果较好,有利于后续资源化的利用,且在一定范围内较低的亚硫酸氢钠用量好于较高的亚硫酸氢钠用量,所以亚硫酸氢钠用量在4.0%～5.0%为宜。适用于寒区秸秆资源化处理与利用的工程前预处理,且能节约成本,具有较好的经济效益、环境效益、社会效益。     

7种添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响北大核心

文章研究了7种添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵制沼气的影响。在中温(35℃),TS质量分数6%,VS接种率20%,初始pH值7.5条件下,探讨了不同添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,除活性炭对杂交狼尾草厌氧发酵具有一定的抑制作用外,其余添加剂均显示了较好的促产气性能。各添加剂的最优添加量分别为:FeCl20.5 mg·L^(-1)d^(-1),Co Cl_20.1 mg·L^(-1)d^(-1),NiCl_20.4 mg·L^(-1)d^(-1),酵母提取物为1.0 g·L^(-1),纤维素酶(1500 U·g^(-1))10 g·L^(-1),吐温20(0.01%)0.25 g·L^(-1)。甲烷产量提高比例最大值达到27.36%。     

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。     

餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆混合厌氧发酵

试验采用经堆肥处理过的玉米秸秆与餐厨垃圾混合厌氧发酵来提升厌氧发酵系统的稳定性。结果表明:经Modified Gompertz模型拟合,餐厨垃圾与堆肥预处理的玉米秸秆以8∶2配比有最高的甲烷产气速率49 mL·g~(-1)VSd~(-1)(甲烷积累量543 mL·g~(-1)VS)。对发酵结束时氨氮和游离氨氮浓度的分析结果显示,餐厨垃圾与玉米秸秆或经过堆肥预处理的玉米秸秆混合发酵均能降低发酵体系中的氨氮和游离氨氮浓度。对发酵过程中pH值和CO_2/CH_4进行分析显示,玉米秸秆经堆肥预处理可以使厌氧发酵系统更稳定。     

高效脱氨氮菌的分离纯化及降解条件的响应面法优化

文章从堆肥和活性污泥中分离得到一株能高效降解氨氮的菌株DNF2。对分离菌株进行形态观察,革兰氏染色以及16SrRNA基因序列分析,经鉴定为粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis subsp.Phenolicus)。在单因素实验的基础上应用响应面法对氨氮降解菌株DNF2降解条件进行方法设计、优化并验证降解方案,以提高其降解氨氮的能力。得到优化后的降解条件如下:温度为34.3℃,pH值为7.63,接种微生物浓度为4.60%。此条件下菌株对氨氮浓度降解的理论值可达到92.54%,验证实验的平均浓度为92.05%,比优化之前提高了12.85%。根据优化后的最佳条件,将菌株DFN2接种到沼液废水中,96 h可将416.23 mg·L-1氨氮降解至2.41 mg·L-1,降解效率为99.42%。     

不同粪便交替发酵对固定床厌氧反应器发酵性能的影响

为研究畜禽粪便厌氧发酵产沼气时,不同类型粪便的交替发酵对反应体系性能的影响,进行了牛粪和猪粪这两种最典型粪便的连续交替发酵实验。实验阶段,水力停留时间(HRT)为5天,第1~18天,进料为猪粪,COD先为5000 mg·L-1,后提高到10000 mg·L-1。第19~42天,交替进料为牛粪,COD先为10000 mg·L-1,后提高到15000 mg·L-1。结果表明,进料猪粪时的COD去除率为75%~88%,产气6~9 L·d-1,pH值波动范围大,增大负荷后,罐体容易酸化。而交替成牛粪后的COD去除率下降至60%,产气3~5 L·d-1,pH值经短暂缓冲后迅速恢复稳定在6.8~7.0,罐体耐负荷冲击能力较强,不易酸化。整个粪便交替过程中,产甲烷含量较高,CO2没有积累,菌群结构基本稳定,反应器运行正常,可通过提高负荷得到更高的甲烷产量。     

复合菌系预处理和强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响

为探讨复合菌系预处理和强化对提升玉米秸秆沼气发酵效率的影响,文章分别从纤维素酶活、纤维素降解率、表面结构特征、沼气发酵效率等方面系统分析了人工构建的好氧复合菌系AMC对玉米秸秆的预处理效果;同时研究了基于厌氧复合菌系ANMC的生物强化对玉米秸秆沼气发酵效率的影响。研究结果表明:AMC处理组和ANMC处理组的累积甲烷产量为233. 09 mL·g~(-1)VS和242. 56 mL·g~(-1)VS,相比对照分别提高了6. 89%和11. 23%;其中,ANMC处理对秸秆厌氧发酵过程中甲烷含量具有明显的提升作用。     

猪粪干式厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制分析

随着我国畜牧业快速发展,畜禽粪便量激增,已经成为许多城市及农村的新兴污染。文章采用牛粪消化液为接种物,在中温(36℃)条件下,对猪粪进行了干式厌氧消化中试试验,旨在探索其最佳的进料量、系统稳定性和潜在的氨抑制问题。研究结果表明,当进料量为600 kg·d~(-1)时,沼气产量,甲烷含量,VS降解率,物料产气率,甲烷产率分别为45~55 m~3·d~(-1),62%,50%,117~143 mL·g~(-1)VSd~(-1),72~88 mL·g~(-1)VSd~(-1)。从综合产气率和VS降解率两方面评价,当进料量为600 kg·d~(-1),该干式厌氧消化中试系统运行稳定、处理效率高,并可获得较好的产气效果。在该条件下,氨氮与游离氨浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度分别高达5000 mg·L~(-1)和1100 mg·L~(-1)时系统没有明显的抑制作用,因为系统内的微生物尤其是产甲烷菌在高浓度氨氮的环境下受到一定程度的驯化,对高浓度氨氮有了更强的抵抗力。     

不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响

通过批式两相厌氧消化实验,考察了不同预处理方式对餐厨垃圾和接种污泥厌氧消化联产H2和CH4的影响。酸预处理、碱预处理和热预处理都能够提高酸化阶段H2体积分数和累计负荷产氢体积,酸预处理时分别达到27.58%和40.06 m L·g-1VS,比餐厨未预处理的提高了2.03倍和2.76倍。酸化发酵液的组成与餐厨垃圾的预处理方式相关。采用碱预处理后VFAs与餐厨未经预处理的区别不大。酸预处理和70℃热预处理后乙醇含量显著降低,主要以乙酸和丁酸为主,乙酸、丁酸质量浓度之和分别达到5426.27 mg·L-1和5622.06 mg·L-1。不同方式预处理后的酸化发酵液在产甲烷阶段的累计负荷产CH4体积为631.43 m L·g-1VS~669.26 m L·g-1VS。酸预处理餐厨的酸化发酵液产甲烷阶段累计负荷产甲烷体积最高,达到669.26 m L·g-1VS,比未预处理的提高了9.10%,高于70℃热预处理的。酸预处理餐厨的单位负荷氢气甲烷联产净能量收益最高,为24.37 k J·g-1VS,比未预处理的21.94 k J·g-1VS提高了11.08%。     

回流对餐厨垃圾和稻草混合两相厌氧消化的影响

文章以餐厨垃圾和稻草为原料,研究了不同进料负荷和回流对半连续式两相厌氧消化产气及系统能量平衡的影响。试验结果表明,不回流的酸化相(A1)和甲烷相离心液回流的酸化相(A2)的产酸量随着负荷的提高而显著增加,其对应的甲烷相(R1,R2)的日产甲烷量随着进料负荷的提高也逐渐增大。在酸化相中,当进料负荷为10 g VS·L-1d-1,水力停留时间为10天时,A1和A2的产酸量同时达到最大,分别为30583 mg·L-1和47559 mg·L-1,A2比A1的产酸量提高了55%。在甲烷相中,当负荷为4 g VS·L-1d-1时,R1,R2的单位VS产气率达到最大,分别为0.43 L·g-1VS和0.51 L·g-1VS,R2比R1单位VS日产甲烷率提高了18.6%。     

氧化预处理对香蕉秸秆性质和结构的影响

文章利用1%的过二硫酸钾、过硫酸铵以及过硫酸钠对香蕉秸秆进行预处理,研究预处理后还原糖浓度和VFAs随时间的变化,分析研究3种过硫酸盐预处理对香蕉秸秆结构的变化。结果表明,3种过硫酸盐预处理后,还原糖产量均有提高,且在第12 h达到峰值,过二硫酸钾预处理后的香蕉秸秆还原糖产量最高,达到7341.79 mg·L^-1;VFAs浓度在16 h均有明显提高,过二硫酸钾处理效果最佳,在第20 h达到最高值743.93 mg·L^-1。过硫酸盐预处理对纤维素、半纤维素和木质素有较高的破坏作用,纤维表面和细胞壁受到破坏,孔洞增加;过硫酸钠效果最佳,纤维素和木质素降解率分别达到48.48%和30.19%。过硫酸盐预处理可以增加香蕉秸秆的可生物降解性。     

生物电化学系统强化厌氧消化的机理和底物效应

研究了生物电化学系统(BES)强化厌氧消化的机理以及不同底物对强化效果的影响。实验结果表明,BES生产的沼气中甲烷浓度可以稳定提高,同时可以避免产酸阶段挥发性脂肪酸积累造成的不稳定。当底物分别为葡萄糖和乙酸钠时,BES反应器中的甲烷浓度和甲烷产率均高于传统厌氧消化反应器。当底物为葡萄糖时,单批次投料的平均甲烷浓度为71.7%。当底物为乙酸钠时,单批次投料的平均甲烷浓度最高可以达到85.4%,单日池容甲烷产率最高为1.24 m³·m^-3d^-1。通过对BES反应器中的微生物进行高通量测序分析,发现可以通过还原CO₂来生成甲烷的古菌微生物群落的占比高达82.2%,体现出BES中还原CO₂的产甲烷菌占主导。实验结果表明,BES对丙酸盐有明确的降解效果,在15天内反应器中的丙酸盐浓度由1100 mg·L^-1下降至10 mg·L^-1,能避免底物的过度酸化。     

不同含固率和接种比对尾菜厌氧消化的影响

文章通过尾菜中温批式厌氧消化实验,研究不同含固率(4%,8%)和接种比(RI/S=0.8,1.0,1.2)对尾菜厌氧消化产气特性的影响。结果表明,累计甲烷产量随含固率的提高而增加,随接种比的提高而降低,在含固率为8%,接种比为0.8时,累计甲烷产量最大,达到253.81 mL·g^-1VS。含固率一定时,接种比越高,越有利于缩短厌氧消化周期,但会降低累计甲烷产量;接种比一定时,含固率越高,产甲烷延滞期越长,累计甲烷产量越高。厌氧消化第9天各处理组均开始出现不同程度的丙酸积累现象,含固率为8%,接种比为0.8时,丙酸浓度最高可达1981.522 mg·L^-1。含固率越低,接种比越高,越有利于丙酸降解。厌氧消化第33天时,各处理组丙酸全部被转化利用。     

基于卧式厌氧装置的稻秸高固态消化与甲烷菌变化研究

针对单一稻秸高固态厌氧消化长期运行不稳的问题,接种瘤胃内含物和厌氧污泥,在卧式反应装置中研究3个有机负荷(OLR)下消化特性。结果表明,体系最高容积产气率达到了1.04 L/(L·d)。当OLR为2.26 g/(L·d)时,甲烷体积分数均值为54.39%,甲烷产率为280.90 m L/g,达到了稻秸理论产值的80.29%。卧式装置中半纤维素和纤维素最高降解率分别达到了49.71%和31.25%;纤维素酶活性显著提高,有利于纤维素的降解。当OLR升高到2.47 g/(L·d)时,氨氮质量浓度均值达到了1 082.63 mg/L。固体样品中嗜氢型Methanobacteriales数量从1.70×10~9拷贝数/g下降至1.04×10~6拷贝数/g;而嗜乙酸型Methanosarcinales数量从7.89×10~6拷贝数/g增加至9.44×10~6拷贝数/g,甲烷产率下降为256.54 m L/g。此时厌氧装置中丙酸质量浓度均值达到了253.32 mg/L。从而明确了稻秸高固态体系中产甲烷菌结构的变化。