提高沼气产量的外源添加物筛选研究

目前,大部分农村沼气池存在着沼气产量不高的问题,而一些外源添加物可以通过加速厌氧发酵的水解速率或刺激产甲烷菌的新陈代谢过程提高沼气产量.该文分别以猪粪和产甲烷培养基为底物进行厌氧发酵,筛选出能提高沼气产量的外源添加物,并将其进行优化组合,得出最佳用量.试验结果表明:以猪粪为底物进行发酵时,添加啤酒糟能促进底物水解、提高产气量,前4 d的池容产气率比对照高23.17%;以产甲烷培养基为底物时,蛋白胨氨基酸等混合物(物质M)和微量元素液Ⅱ均可刺激产甲烷菌代谢、促进产气,发酵第23 d的累计产气量分别比对照高51.02%和13.37%;随后将筛选出的三种外源添加物进行以猪粪为底物的正交及验证试验,综合考虑促气效果及经济性得出最优组合为微量元素液Ⅱ 10 mL/L,啤酒糟2.5 g/L,物质M 0.05 g/L,该组合在沼气池试验中能提高28.46%的产气量.该试验结果为一种沼气促进剂的研制奠定基础.     

酒糟厌氧消化产甲烷特性与微生物菌群结构分析

酒糟是酿酒生产过程中的副产物,以酒糟为研究对象,分别考察不同底物总固体（Total solid, TS）质量分数（0.5%、1%、1.5%、2%）、接种比（接种污泥与酒糟的挥发性固体质量比）（0.25、0.5、0.75、1、1.5）和温度（25、37、50℃）条件下酒糟的厌氧消化产甲烷特性。结果表明,随着TS浓度的增加,产甲烷量逐渐增加, 2%TS条件下可获得最大的累计产沼气量（532.8mL/g）和产甲烷量（294.7mL/g）。接种比是影响厌氧消化系统的重要因素,随着接种比的增大,系统累计产沼气和产甲烷量呈先增加后减少的趋势,在接种比为0.25和0.5的条件下,系统发生崩溃,并未产甲烷,当接种比为1时,获得最大的累计产沼气和甲烷量。当TS质量分数为2%、接种比为1.5、发酵温度为50℃的条件下,获得最大的累计产沼气量为559.4mL/g,相较37℃条件下提高了10.2%,而获得的累计产甲烷量为284.0mL/g,相较37℃并未显著提升（P>0.05）。利用修正的Gompertz模型进行产气动力学分析后,发现TS质量分数越高、接种比越大、温度越高,产甲烷迟滞期越短。同时对不同温度反应体系中的微生物群落进行了分析,发现Bacteroidetes和 Firmicutes为优势菌门,随着温度的升高,产甲烷菌逐渐由氢营养型代替乙酸营养型。因此, TS浓度、接种比和温度是厌氧发酵重要因素,初步确定2%TS、接种比为1的中温酒糟厌氧发酵产甲烷性能相对较好。     

IAA对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响

废水中高浓度的盐会抑制微藻的生长,通过添加外源植物激素吲哚乙酸(IAA)来促进微藻在盐胁迫下的生长,同时考察不同微藻和盐离子种类对高盐废水培养微藻生长特性与氮磷去除的影响。结果表明,流加模式下培养28 d,小球藻、链带藻、四尾栅藻的最高生物量分别为0.55、0.66、0.75 g/L,总氮和氨氮去除率分别为70.7%、88.5%、79.7%和90.7%、92.6%、92.4%,总磷去除率均达到90%以上。四尾栅藻在模拟高盐废水培养24 d后,高质量浓度IAA(20 mg/L)对其生长效果最好,生物量最高可达0.403 g/L,低质量浓度IAA(≤2 mg/L)对其无明显促进作用甚至抑制生长;高质量浓度IAA(20 mg/L)的总氮和氨氮的去除效果最好,去除率分别为20%和44.1%;总磷去除率为97.2%,其余5组总磷去除率均维持在15%左右。此外,不同种盐条件下四尾栅藻生物量分别为0.667 g/L(空白组)、0.750 g/L(Cl^-组)、0.898 g/L(NH₄⁺组)和1.037 g/L(NH₄     

白酒糟稻壳分离及产沼气性能研究

通过开发一种新型酒糟稻壳分离技术，对酒糟进行洗浆-筛分-压榨处理，进一步提高酒糟的厌氧发酵效率。考察了酒糟浆液含固率、洗浆废水COD、洗浆温度以及搅拌时间对有机质分离率的影响，并验证了稻壳分离处理后有机质浆液的厌氧发酵性能。研究结果表明酒糟浆液含固率为8%,洗浆废水COD在500 mg·L^-1以下，搅拌时间为15 min时，可获得较好的分离效果，有机质分离率最高可达89.1%。同时，经过稻壳分离处理后有机质浆液的总固体(TS)产气率为621.02 L·kg^-1较酒糟浆液直接发酵高70%。     

氨吹脱与酸吸收一体酒糟沼液处理试验装置研究

针对酒糟沼液氨氮浓度高,采用氨吹脱技术回收氮养分存在碱剂利用率低、气液接触效果差和氨吸收率低等问题。为提高酒糟沼液氨回收效率和工艺经济性,对酒糟沼液氨吹脱工艺进行了条件优化,探索了不同温度、Ca(OH)2投加量和填料种类对氨吹脱与酸吸收一体试验装置运行效果的影响,并进行了酒糟沼液氨吹脱工艺经济性评价。结果表明,经正交试验得到影响因素重要性由强到弱依次为：Ca(OH)2投加量、气流量、温度,较优工艺参数组合为Ca(OH)2投加量6.6g/L、气流量6L/min和温度52℃,相应的氨氮去除率为99.0%;Ca(OH)2对SCOD和TP有较好的去除效果,Ca(OH)2投加量6.6g/L条件下对应的SCOD和TP去除率分别为32.5%和65.7%。氨氮吹脱与酸吸收一体试验中,相对于不投碱情景,投加Ca(OH)2大幅提高了吹脱过程中氨氮、TN、EC、SCOD和TP去除率,分别达97.4%~97.7%、79.8%~84.2%、68.3%~77.4%、36.8%~45.3%和77.1%~91.0%。对比不同温度、填料种类和Ca(OH)2投加量条件下,获得较适宜氨吹脱参数为多面空心球填料、温度37℃、两次（吹脱8h投9.9g/L和30h投7.4g/L）投加Ca(OH)2,其氨氮去除率达到了97.4%,出水氨氮质量浓度低（100mg/L左右）,氨回收量达1.22kg/m3。对氨吹脱与酸吸收一体试验装置处理酒糟沼液工艺运行进行比较,相比于不投碱和一次投碱情景,两次投碱方案达到97%氨氮去除率需要的工艺运行时间短,处理成本为9.75元/m3,具有较好的经济性。因此,氨吹脱对于高氨氮浓度的酒糟沼液处理体现出较好的适宜性,通过氨吹脱高效回收氮养分可缓解沼液农田利用压力,对沼液资源化利用具有重要意义。     

沼气发酵外源添加物的研究进展

本文综述了国内外关于利用沼气发酵外源添加物以提高沼气产量的研究现状,并对其应用和研究前景作了展望。     

生物预处理耦合湿法储存对玉米秸秆产沼气性能的影响

秸秆储存是确保秸秆沼气工程原料稳定供应的有效手段，预处理是提高秸秆沼气化利用效率的有效方法。为促进秸秆沼气化利用，以玉米秸秆为研究对象，在短期浸泡、长期厌氧两种湿法储存过程中，分别添加沼液、牛粪、菌剂进行生物预处理，对比分析玉米秸秆成分和沼气产气性能的变化。结果表明，生物预处理耦合湿法储存，能有效提高玉米秸秆产沼气性能。当短期浸泡预处理储存时，随储存时间推移，各试验组纤维素、半纤维素含量逐渐降低，TS产气率逐渐提升；其中菌剂组产沼气性能最佳，储存20 d后TS产气率最高，达492.6 m³·t^-1,比对照组高18.78%。当长期厌氧预处理储存时，各试验组纤维素、半纤维素在储存前60 d降解较快、后期降解缓慢，TS产气率呈现先升后降的趋势，其中菌剂组产沼气性能最佳，TS产气率在第60天达到最高值522.1 m³·t^-1,较对照组增长60.89%;而沼液组、牛粪组TS产气率分别从第50天、第180天后低于对照组。因此，在秸秆沼气工程运行过程中，可结合实际情况选择合适的预处理储存方式，提高秸秆TS产气率。