pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响

[目的]研究pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响,为促进秸秆发酵产沼气提供试验参数和理论依据。[方法]从产物生成、催化剂活性和原料利用3个方面评价不同发酵起始pH值对沼气产生的影响。[结果]在发酵液起始pH值为7．0时,稻草秸秆发酵产沼气的量最高,发酵液髑、VS降低程度最大,分别为29．2％和24．6％,且产气过程中辅酶含量也最大。[结论]控制发酵体系的pH值（7．0～7．2）,使产甲烷茵处于最佳的生存状态,是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。     

畜禽粪便厌氧发酵的影响因素分析

利用厌氧发酵技术处理畜禽粪污,既是国家节能减排的政策要求,也是企业降低环保成本的重要手段。为提高厌氧发酵技术在畜禽粪便实际处理过程中的应用效率,结合查阅文献及工程实际经验,对畜禽粪便厌氧发酵的影响因素进行了分析,得出以下结论:在工程上,综合考虑成本、操作便利性等因素,可以选择中温发酵;水力停留时间以20～40 d为宜;反应过程宜进行低速缓慢搅拌;抑制物不宜超过一定的浓度;pH控制在中性至弱碱范围较佳;适宜碳氮比为20∶1～30∶1;有机负荷宜在6.0 g/(L·d)以下;总固体浓度宜控制在6%～10%;适当添加微量金属元素或吸附剂类添加剂可以提高发酵效率。     

不同沼液回流比对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵性能的影响分析

为明确沼液回流对厌氧发酵特性的影响,以鸡粪和玉米秸秆为混合发酵原料,设置0（对照）、25%、50%、75%、100%5个不同回流比,在中温（35℃）条件下进行半连续式厌氧发酵试验,通过测定和分析产气指标、发酵料液的理化性质及化学需氧量（COD）去除率,确立鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵适宜的回流比。结果表明,回流比为25%时,系统产气效果最好,甲烷总产量为96.87 L,较对照（90.90 L）提高6.56%;COD平均去除率最高,为62.40%,较对照（60.22%）提高2.18个百分点;此时,发酵系统的pH值及挥发性脂肪酸（VFA）、氨氮、COD质量浓度等均较稳定,发酵系统处于稳定状态（VFA/TA<0.3）。当回流比>25%时,VFA、氨氮、COD质量浓度等开始随回流比的提升而增加,甲烷总产量和COD去除率则随回流比的提升而逐渐降低。回流比提升至75%、100%时,VFA、氨氮质量浓度在其发酵周期内随发酵时间的延长而快速增长,出现明显累积,此时游离氨（FAN）平均质量浓度分别为303.14、522.15 mg/L,大大超过了FAN的抑制限值（200 mg/L）。回流比为5...     

温度对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵的影响

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,在发酵原料C/N=28.3、TS=21.3%的条件下,研究了常温、中温(36℃)和高温(55℃)条件对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响.结果表明,常温组启动慢,日产气量少,不宜进行干式发酵;中、高温条件下干式发酵具有较好的产气效果,中温是较为合适的发酵温度.中温组和高温组的有机负荷率分别为1.69kg·m-3·d-1和1.89 kg·m-3·d-1,TS产气率分别为0.237 m3·kg-1和0.208 m3·kg-1,池容产气率分别为0.401 m3·m-3·d-1和0.393 m3·m-3·d-1,实验研究结果对干式发酵的实际应用具有一定的指导意义.     

温度与pH对静态厌氧发酵产甲烷的影响

[目的]筛选静态厌氧发酵产甲烷的最佳试验条件.[方法]自行研制甲烷厌氧发酵装置生物反应器,以牛、兔和熊的粪便为发酵物料,对甲烷产生的最适温度、物料发酵初始pH以及物料的初始碳氮比对甲烷产生的影响进行研究.[结果]发酵温度为35℃,物料的初始pH为7时可获得最大的甲烷产量,牛粪的碳氮比最适合发酵产甲烷气.改变发酵温度和物料初始pH对总产气量有影响,但对发酵周期影响不大.[结论]该研究可为利用家畜粪便制造沼气提供理论依据和参考.     

鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性研究

【目的】研究温度、原料配比对鸡粪与水稻秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵的产气效率提供依据。【方法】采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以不同配比(0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1)的鸡粪与水稻秸秆为发酵原料,在总固体(TS)质量分数为8%的情况下,研究各配比鸡粪与水稻秸秆在25,30,35,40℃下的厌氧发酵情况,并用SAS软件对温度、鸡粪与水稻秸秆配比和累积产气量的关系进行多元回归分析。【结果】25~40℃条件下,各配比鸡粪与水稻秸秆均能正常发酵产生沼气,发酵时间随温度上升而下降,鸡粪与水稻秸秆各配比对发酵时间无显著影响;随着温度的升高,除鸡粪与水稻秸秆配比为1∶1时的累积产气量升高外,其余配比处理的累积产气量均呈先增加后降低的变化趋势。通过模型分析,可知在发酵温度为35.5℃,鸡粪与水稻秸秆的配比为1.86∶1时,累积产气量最大可达9 290.9 mL。【结论】确定了鸡粪水稻秸秆沼气发酵的最佳温度和最适配比,为提高厌氧发酵的产气速率提供了依据,也为秸秆的合理利用提供了条件。     

利用CCD优化C/N和pH对污泥厌氧发酵产沼气的影响

采用响应面中心组合设计,研究了pH和C/N对污泥厌氧发酵产沼气的影响,并利用回归方程对其产气量进行模拟。结果表明,当pH 6.50~8.00时,C/N 20~30之间变化时,产气量随之发生明显变化,当pH 7.25和C/N 25时,污泥单位产气量最高;以pH为因素A,C/N为因素B,单位产气量为响应值R1,进行响应面分析,建立模型得到二次系数方程,根据方程预测,当pH 7.09和C/N 25时,其理论最高产气量可达345 m L/g,而实际验证试验的产气量结果为(348±6)m L/g,与预测值相差仅0.8%,可见该方法确定的最佳条件合理,可以很好地用于污泥厌氧发酵条件的优化。     

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。     

低温玉米秸秆与猪粪、牛粪混合厌氧发酵的初步研究

采用自行设置的小型可控性恒温厌氧发酵装置,利用自主驯化的低温发酵菌群,分析在15℃条件下猪粪、牛粪与玉米秸秆混合发酵过程中的各项指标变化.结果表明,牛粪与玉米秸秆4个处理比猪粪与秸秆处理启动快,pH值在发酵过程中有个先降低后升高的过程,猪粪与秸秆混合发酵总产气量高于牛粪与秸秆混合发酵总产气量,猪粪与秸秆混合发酵总甲烷气体产气量高于牛粪与秸秆混合发酵总甲烷气体产气量.     

活性炭对秸秆和猪粪混合厌氧发酵产生物甲烷的影响

为提高水稻秸秆与猪粪田间混合厌氧发酵产生物甲烷的效率,研究在中温（35±1）℃下模拟田间厌氧发酵条件活性炭对厌氧发酵产生物甲烷的影响。试验分别设置了活性炭添加量为发酵基质质量的0%、1.0%、2.0%、3.0%、6.0%、8.0%等6个处理水平,测定了各处理的生物甲烷产气量和秸秆降解的变化。结果表明,活性炭的添加能加快秸秆和猪粪混合厌氧发酵进程,缩短停滞时间,提高产甲烷峰值;活性炭的添加对秸秆和猪粪混合厌氧发酵生物甲烷的产量有显著影响。随着活性炭添加量的增加,生物甲烷的累计产量呈先增加后减少的变化,以2%和3%活性炭添加量的生物甲烷的累计产量最高,分别比对照提高了29.29%和28.04%;活性炭的加入还有利于混合厌氧发酵系统水稻秸秆纤维素和半纤维素的降解。在活性炭添加量为3%的条件下,总木质纤维素降解率达到29.57%,纤维素和半纤维素降解率分别为45.35%和34.09%,分别比对照提高了125.73%、122.00%和128.33%。表明适量活性炭的添加能加快水稻秸秆和猪粪混合厌氧发酵进程,提高厌氧发酵系统甲烷的产率和秸秆的降解率。     

畜禽粪便稻草混合干式发酵产沼气试验研究

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,研究了干式发酵的启动特性和产气性能,考察了温度、接种液数量对发酵效果的影响。试验结果表明,在发酵原料C/N=25～30、TS=20%和T=(36±1)℃的条件下,以驯化后的浓缩池污泥作为接种物,实现了干式发酵的快速启动;相比于鸡粪和猪粪,风干的牛粪产气稳定且气量较多;对干式发酵进行接种是必需的,随着接种液数量增多,产气量增大,适宜的接种液比例为10%;温度对干式发酵产气效果影响较大,建议实际工程中选择中温条件进行干式发酵。     

稻草与猪粪混合厌氧消化特性研究

在中温条件下(35℃),研究了稻草中添加猪粪对厌氧消化过程的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH、挥发性脂肪酸以及硝态氮和氨态氮的变化.结果表明,将猪粪与稻草混合厌氧消化产沼气可以顺利进行,混合物的VS产气量为330.14 L·kg-1VS,沼气中甲烷含量为62.88%,添加猪粪对稻草产气量和有机酸的影响不明显,但对发酵过程中可能出现的酸积累有一定的缓冲作用.添加猪粪可以大幅提高发酵液中NO3-N含量,较稻草的处理提高34.53%,对提高消化液的肥料价值有重要意义.因此,将稻草与猪粪混合厌氧消化产沼气是完全可行的.     

High-solid Anaerobic Co-digestion of Food Waste and Rice Straw for Biogas Production

Anaerobic co-digestion of food waste（FW） and rice straw（RS） in continuously stirred tank reactor（CSTR） at high organic loading rate（OLR） was investigated. Co-digestion studies of FW and RS with six different mixing ratios were conducted at an initial volatile solid（VS） concentration of more than 3 g VS · L-1. The biogas production, methane contents, degradation efficiency of VS, chemical oxygen demand（COD） and volatile fatty acids（VFAs） were determined to evaluate the stability and performance of the system. The results showed that the co-digestion process had higher system stability and higher volumetric biogas production than mono-digestions. Increase in FW content in the feedstock could increase the methane yield and shorten retention time. The efficiency of co-digestion systems mainly relied on the mixing ratios of FW and RS to some extent. The highest methane yield was 60.55 m L· g V· S-1 · d-1 at a mass ratio（FW/RS） of 3 ： 1, which was 178% and 70% higher than that of mono-digestions of FW and RS, respectively. Consequently, the anaerobic co-digestion of FW and RS could have superior stability and better performance than monodigestions in higher organic loading system.     

餐厨垃圾与牛粪混合厌氧发酵产沼气研究

为了解决餐厨垃圾单独发酵时容易发生酸化等问题,以餐厨垃圾和牛粪为原料,在35℃下,采用批式厌氧发酵方法,研究了不同餐厨垃圾和牛粪配比对混合厌氧发酵效率的影响。结果表明,餐厨垃圾和牛粪比例为3∶1时反应效果最好,累积产气量为3 750.5 m L,是餐厨垃圾单独厌氧发酵(T6)产气量的3倍,气体甲烷含量可达52.1%。反应后期消化液的p H保持在7.3~7.5,没有发生酸化现象;氨氮浓度保持在2 000~2 200 mg/L;辅酶F420最大值为0.72。而餐厨垃圾单独厌氧发酵时发生酸化效应,反应运行失败。由以上结果可知,混合发酵有利于厌氧发酵的进行,用混合发酵方法处理餐厨垃圾可以提高餐厨垃圾厌氧发酵效率。     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142.9mL.g-1,平均产气量664.1mL.d-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63.8%;添加猪粪调节蘑菇菌棒C/N至25/1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131.5%、97.9%和79.9%。研究结论为:香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

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。     

厌氧干发酵处理畜禽粪便的影响因子

通过正交试验,研究了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中,发酵温度、发酵原料的C/N比值和操作方法(有无搅拌)3个因素的改变对发酵前后物料的全氮绝对损失率和沼气总产量的影响,分析了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中速效氮、pH和总固体含量的变化,得到了厌氧干发酵处理的优化工艺条件:发酵温度为55℃,C/N为12.5,有搅拌.