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。     

外加碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响

[目的]研究添加不同碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响。[方法]以传统的连续流为培养方式,在中温(35℃)厌氧消化条件下,分别用有机酸(甲酸、乙酸、丙酸和丁酸)和葡萄糖为惟一碳源,测定SS、VSS、甲烷累积产量以及有机碳源分解的动力学,研究添加不同碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响。[结果]结果表明,以葡萄糖为碳源,微生物活性明显高于以有机酸为基质,其分解基质的速度依次为:厌氧产甲烷(G lu)>厌氧产酸(G lu)>丁酸甲烷菌>乙酸甲烷菌>甲酸甲烷菌。[结论]该研究结果为高效地产甲烷提供理论依据。     

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。     

半连续餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化动力学研究

采用逐渐提高有机负荷的半连续进料方式,研究中温（35℃）条件下餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化规律和性能,并利用一级和准二级动力学模型对其试验结果进行动力学分析。研究表明,在0.5和0.75 gVS/（L.d）有机负荷条件下,厌氧消化系统产酸到产甲烷阶段微生物的消长与生化反应均能达到动态平衡。当有机负荷为0.75 gVS/（L.d）时,厌氧消化性能达到最佳,系统出现最大单位原料产气率和最大平均甲烷含量,分别为0.78 L/gVS和51%。对试验进行动力学分析,发现一级动力学模型标准偏差值r2=0.970 0,大于准二级动力学模型的标准偏差值0.935 5。这说明一级反应动力学模型能较好地反映0.75 gVS/（L.d）负荷下的产气动力学过程。     

城市污水处理厂污泥两相与单相厌氧消化工艺的比较

为了完善污泥两相厌氧消化工艺、优化运行设计参数,对西安市污水处理厂污泥进行了中温两相厌氧消化与中温单相厌氧消化对比试验。结果表明,两相厌氧消化产酸相水力停留时间(HRT)为1.25 d,产甲烷相HRT为11.10 d,当污泥投配率8%,有机负荷>2.0 kg/(m3.d)时,化学需氧量(COD)与挥发性固体(VS)的去除率分别为42.7%和33.6%。在相同有机负荷下,两相厌氧消化工艺的VS和COD去除率、产气量、产气速率以及分解单位VS的产气量均高于单相厌氧消化工艺,而出泥VFA含量小于单相厌氧消化工艺。     

固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展

文章在调查分析现有厌氧发酵设备的基础上,从我国高寒地区实际生产需要出发,提出了开发高效厌氧发酵设备的基本思路,主要是:产酸阶段和产甲烷阶段设备独立设置;产甲烷阶段采用厌氧滤器和三相分离器有机组合应用;采取有效的污泥回流和全程菌群富集技术以及有效的节能保温措施;加强自动控制使设备高效稳定运行等。     

“CSTRH-UASBMet-Co”产氢产甲烷除碳新工艺的构建与运行

采用建立的"CSTRH-UASBMet"两相厌氧系统,以糖蜜废水为发酵底物,考察系统的产氢、产甲烷性能;为进一步去除有机物,同时建立好氧系统来处理两相厌氧系统出水;进水COD控制在4 000~10 000 mg/L。运行结果表明,CSTR产酸相最大产氢率为4.6m3/(m3·d),系统pH稳定在4.1~4.3;UASB产甲烷相最大产甲烷速率为10.5 m3/(m3·d),系统pH稳定在6.8~7.2。在最佳运行参数下,产氢反应体系经过混合酸型发酵、丁酸型发酵后,最终反应体系均达到稳定的乙醇型发酵。经好氧处理后,整个系统的COD去除率始终维持在95%以上。     

碳酸盐一硫酸盐含钙矿物对啤酒废水厌氧产甲烷过程的影响

利用外来添加剂是提高有机废水厌氧产甲烷的有效手段之一。通过添加自然界含钙矿物硬石膏、石膏、方解石、白云石,利用矿物-微生物的交互作用提高啤酒废水的厌氧转化效率。实验结果表明,添加矿物的反应器中COD的去除率均可达到88%以上;添加矿物的反应器甲烷产量显著高于对照;矿物材料促进了了发酵产酸过程,丁酸型发酵是主要的发酵产酸途径。添加含钙矿物对啤酒废水厌氧消化过程具有重要的促进作用。     

碳酸盐一硫酸盐含钙矿物对啤酒废水厌氧产甲烷过程的影响

利用外来添加剂是提高有机废水厌氧产甲烷的有效手段之一.通过添加自然界含钙矿物硬石膏、石膏、方解石、白云石,利用矿物-微生物的交互作用提高啤酒废水的厌氧转化效率.实验结果表明,添加矿物的反应器中COD的去除率均可达到88％以上;添加矿物的反应器甲烷产量显著高于对照;矿物材料促进了了发酵产酸过程,丁酸型发酵是主要的发酵产酸途径.添加含钙矿物对啤酒废水厌氧消化过程具有重要的促进作用.     

三种添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为避免猪粪厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪为主要发酵原料,研究中温(37℃)条件下不同添加剂(蛭石、海泡石和生物炭)及添加量(添加比例为5%、10%、15%和20%)对厌氧干发酵(总固体为20%)的产酸及产气性能的影响。结果表明:加入添加剂的发酵体系中,总有机酸(TVFAs)质量浓度随蛭石和生物炭添加比例的增加而降低,第25 d后TVFAs质量浓度迅速降低,相比生物炭和蛭石,海泡石的不同添加比例差异不显著。与猪粪单独发酵相比,不同生物炭(P-C)添加比例下迟滞期可缩短31.23%～83.90%。10%添加比例下,蛭石、海泡石和生物炭使累积挥发性固体(VS)产气率分别提高了98.97%、76.78%和93.06%,当添加比例达到20%时,最大VS产甲烷速率分别为3.62、2.87 mL·g~(-1)和3.15 mL·g~(-1),累积VS产甲烷量可达106.38、106.68 mL·g~(-1)和126.23 mL·g~(-1)。3种添加剂均能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制,提高甲烷产率,总体上生物炭效果优于蛭石和海泡石。     

餐厨废弃物厌氧发酵工艺优化

[目的]考察温度、有机负荷、接种量3个关键参数对餐厨废弃物厌氧发酵过程的综合影响。[方法]采用正交试验法综合考察了批量式发酵过程餐厨废弃物产沼气及降解效果,并进行了验证试验。[结果]温度是影响餐厨废弃物厌氧发酵的显著因素;最佳发酵条件为温度35℃、接种量350 g、有机负荷40 g,在此条件下发酵产气中平均CH4含量可达68.75%,TS产气率及VS产气率分别为661.96和708.97 m L/g,能源转化效率可达79.92%。[结论]可为以餐厨废弃物为原料的沼气工程提供技术参考。     

Methane from anaerobic fermentation

Conventional anaerobic digestion is an established technology for wastewater stabilization, but methane production rates and net energy yields are generally too low to make the process competitive as a source of methane. Numerous improvements are being developed to make conversion of plant biomass to methane and simultaneous waste stabilization-methane production practical. Among these improvements are innovative-digester designs and process configurations. Efforts to commercialize modern anaerobic digestion technology are progressing.     

pH对厨余垃圾发酵产酸特性影响的研究

采用锥形瓶反应器及室内培养方法,研究了pH对厨余垃圾酸化的影响。结果表明,酸化产物的组成与pH有关,乳酸和乙酸在不同的pH值下总为主要产物;pH>7时,明显有丙酸生成;酸化的最佳pH值为7,此条件下VFA的产量最高可达35.1gVFA·L-1,总固体(TS)的去除率高达65.3%。     

餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷综述

针对餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷过程,从工艺参数、工艺应用等方面阐述了国内外进展,并对餐厨垃圾厌氧发酵技术的规模化应用提出今后的研究方向。     

城市污泥中有机酸在厌氧消化过程中的稳定性差异

研究了厌氧消化作用对深圳污泥中有机酸的降解作用,消化过程中有机酸的稳定性受分子结构决定,羟基酸〈烯酸〈正烷酸〈芳香酸〈甾酸,具有稠环、苯环和共轭双键结构者稳定性较高,而含有羟基和孤立双键者稳定性较低,且羟基基团越多,结构越不稳定,厌氧消化对能选择降解高碳数羟基本是选择保存低碳数基酸,某些民政部下,有机酸的稳定悸也可能受生物代谢因素的影响。     

混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性及动力学研究

为研究混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性,选取玫瑰(Rosa rugosa),百合(Lilium lancifolium),满天星(Gypsophila paniculata),向日葵(Helianthus annuus)花卉秸秆混合物与驯化过的猪粪、牛粪混合物进行厌氧发酵试验。设置3种不同的总固体(Totalsolids,TS)浓度(3%、5%和7%)观察厌氧发酵产甲烷特性及系统稳定性。采用3种模型(修正的Gompertz、Cone和Logistic模型)进行厌氧发酵动力学分析。结果表明,TS浓度3%产甲烷量最高,累计产甲烷量258.07 mL·g^-1 VS。随TS浓度升高(3%～7%),延滞期时间相应延长(19～32 d)。挥发性脂肪酸含量(volatile fatty acids,VFAs)在3种TS浓度中均呈先升高后降低趋势。3种TS浓度化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)平均消解率为60.19%～68.53%。通过动力学分析表明,Cone模型相比修正的Gompertz与Logistic模型,具有较高的拟合优度(R²     

生物有机垃圾厌氧消化制取甲烷的研究

[目的]倡导垃圾分类的新理念。[方法]在37℃条件下对沈阳市源分类后城市生物有机垃圾进行为期50 d批消化处理试验。[结果]结果表明:沈阳市皇姑区和东陵区示范小区城市生物有机垃圾厌氧消化沼气实验室产量为0.799和0.803 m3/kg VS,沼气中甲烷浓度分别为52.84 vol%和53.17 vol%,4个示范小区厌氧生物降解率分别为82.52%、73.76%5、9.53%及64.41%;消化过程中,pH值的调节方式对沼气的产量及厌氧最终生物降解率无显著影响,对沼气的产气时间有影响。一次大量投料可缩短pH值调节时间,提高产气效率;沈阳市示范小区城市生物有机垃圾产气量(G)关于TS(T)、VS(V)的一元线性回归关系为:G=2.33+0.29T和G=0.89+0.65V,相关系数分别为0.980 3和0.907 5。[结论]该研究为生物有机垃圾厌氧消化制取甲烷的进一步研究提供了依据。     

城镇垃圾厌氧消化中纤维素酶酶活变化与产气量间关系的研究

[目的]研究城镇垃圾厌氧消化中纤维素酶酶活变化与产气量间的关系.[方法]以城镇有机生活垃圾为原料,采用批量发酵工艺,在35℃下研究城镇有机生活垃圾厌氧消化过程中纤维素酶酶活变化与日产气量之间的关系.[结果]随消化进行,纤维素酶酶活升高,产气量增加;酶活降低,产气量减少.当日产气量处于高峰期时,纤维素酶酶活水平并不是最高的,而是在次产气高峰期时,纤维素酶酶活水平达到最高,为5.3 mg葡萄糖/（ml·min）.[结论]厌氧消化次产气高峰期与较难降解的纤维素类物质有关.     

不同原料配比对餐饮废弃物高温厌氧发酵的影响

【目的】探索不同原料配比对餐饮废弃物高温厌氧发酵的影响,为餐饮废弃物最大资源化利用提供理论依据。【方法】用环境监测布点法检测陕西杨凌餐饮废弃物的有机成分含量,根据检测结果,采用农业部西北沼气分中心自行设计的厌氧发酵装置,选取产气量和甲烷含量作为指标,于55 ℃下考察不同原料配比对餐饮废弃物厌氧发酵的影响。【结果】各处理组产气特征差异明显。发酵第1～3天,第6组(m(米饭)∶m(餐巾纸)∶m(熟肉)=3∶4∶3)累计产气量最高,为5 410 mL,第11组最低,为3 150 mL;发酵第2天,第3组(m(米饭)∶m(餐巾纸)∶m(熟肉)=2∶4∶4)甲烷含量最高,为16.7%,第29组最低,为1.3%。发酵总过程中第10组的累计产气量、产气率和稳定产气阶段甲烷含量最高,分别为8 400 mL、140.94 mL/g和49.9%,表明餐饮废弃物高温厌氧的最佳原料配比为m(米饭)∶m(餐巾纸)∶m(熟肉)=4∶4∶2。【结论】确定了餐饮废弃物高温厌氧发酵中不同原料的最优配比,通过合理调控初始配比,可以实现对餐饮废弃物资源的最大化利用。