两步减压蒸馏分离VFAs及成本效益分析

本文通过对四种不同发酵类型的模拟发酵液进行减压蒸馏,考察了发酵液成分和pH值对VFAs富集浓缩和分离效率的影响,并分析VFAs基于减压蒸馏浓缩工艺运行成本和经济效益。两步减压蒸馏工艺的最佳参数,第一步蒸馏温度和时间分别为60 ℃和20 min。第二步减压蒸馏选择滤液pH值为1.5,四种发酵类型的VFAs回收率接近80%,且混合酸发酵类型的VFAs回收率、富集浓度和浓缩倍数最高,分别为81.95%、73.75 g/L和4.09。四种发酵类型组分中,乙酸占据45~70%,乙酸组分回收率的高低在一定程度上决定了挥发酸回收率。VFAs生产成本效益分析和敏感性分析, VFAs生产盈利率为1576.56元/t。蒸馏试剂、副产品价格、VFAs产品价格是影响VFAs收益率的主要因素。     

稻秸预处理厌氧强化产挥发性脂肪酸研究

利用秸秆厌氧发酵技术进行挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)生产,是一种极具前景的秸秆新型高值化利用方向。研究了水热、稀酸、稀碱等预处理方式在中温35℃、高温55℃、超高温70℃等发酵产酸温度条件下的产酸率及过程参数。结果表明,不同预处理条件对挥发性脂肪酸转化率影响从大到小为Ca(OH)_2、HCl、水热预处理,碱性发酵较酸性发酵更有利于厌氧产挥发性脂肪酸进行。Ca(OH)_2能够有效地溶解木质素,35℃时Ca(OH)_2的木质素去除率为63.27%,远高于相同温度的水热处理组的12.45%和HCl处理组的12.40%。中温条件下秸秆挥发性脂肪酸产率最高,虽然35℃时因为温度较低使得秸秆降解率不高,但因该温度下被降解的秸秆转化为挥发性脂肪酸的效率高,从而获得了最高的产酸率,各预处理组单位降解底物产酸率在35℃和70℃分别为0.79~1.20 g/g和0.24~0.51 g/g。最佳的碱处理组35℃的挥发性脂肪酸底物挥发分转化率为0.25 g/g,而70℃时仅为0.09 g/g。研究结果为稻秸厌氧强化产挥发性脂肪酸的预处理和温度等选择提供了一定的理论依据。     

温度及吹脱沼气中CO2比例对沼液氨吹脱效果的影响

氨吹脱是一种对养殖场沼液进行深度处理和氮回收的技术,利用沼气对沼液进行氨吹脱可通过沼气反复循环吹脱实现沼气提纯和沼液氨氮脱除耦合,是氨吹脱的新型研究方向,但目前缺乏相关工艺参数。基于此,该文利用CH_4和CO_2混合气体模拟沼气,研究了吹脱温度(70、80、90℃)和气体中CO_2比例(10%、20%、40%)对沼液氨氮脱除过程参数和氨氮脱除效果的影响。结果表明:在试验条件下,温度较高,CO_2比例较低时沼液氨氮脱除效果较好。在90℃、吹脱气体中CO_2比例为10%时,吹脱6 h后沼液的最终氨氮去除率达到99.28%,出水氨氮质量浓度低于60 mg/L,且在40min内沼液的氨氮去除率达到92.15%,反应动力学常数为1.034h-1,可依靠脱除沼液中的酸性物质使得沼液的pH值上升至9.92。对吹脱后沼液水质分析表明,利用模拟沼气对沼液进行氨吹脱,沼液中的化学需氧量(chemicaloxygen demand,COD)去除率达到23.53%～42.20%,总磷(total phosphorus, TP)去除率达到15.85%～32.97%,浊度去除率为20.79%～29.74%。研究结果为利用富CO_2气体对沼液进行氨吹脱工艺提供参考。     

猪场沼液本土微生物富集的氮磷回收特性

为提高规模化养殖场的沼气工程中沼液增值化利用水平，本研究对低碳氮比（C/N）沼液采用葡萄糖碳源添加进行沼液本土微生物富集培养，以实现沼液废水处理和养分回收增值化利用。对初始C/N为1.5的猪场沼液分别添加2、4、6、8和10 g/L的葡萄糖碳源，碳源添加后OD600均呈先升后降趋势，且在第2~3 天达到最大值，葡萄糖碳源添加量为6 g/L时总蛋白增长率（145.8%）为各组最高。综合经济性，选取最佳沼液本土微生物富集培养条件为葡萄糖添加量6 g/L、处理时间2 d，此时沼液的总氮和总磷去除率分别为66.1%、77.5%，同时通过沼液本土微生物富集增加生产了2.44 g/L的生物干质量和0.72 g/L的总蛋白，回收了29.0%的总氮和59.7%的总磷。研究结果表明，沼液本土微生物富集培养可有效用于沼液氮磷养分回收，获得微生物干质量和蛋白增长，同时可作为沼液深度处理的预处理手段。