中高温条件下不同碳氮比对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响

文章研究温度、C/N对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。将鸡粪与玉米秸秆混合(C/N为20∶1)作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在35℃,42℃,50℃这3个温度梯度下进行厌氧发酵,并和纯鸡粪进行对比试验,研究中高温条件下不同C/N原料发酵效果。结果表明,在35℃,42℃和50℃这3个不同温度下,无论是纯鸡粪原料还是鸡粪和玉米秸秆混合原料,温度越高,产气越多,产气潜力也越大,而且混合原料整体都比单鸡粪发酵产气潜力高。综合分析,鸡粪的最佳发酵条件:发酵温度为42℃,原料最佳C/N为20∶1。     

不同配比牛粪与作物秸秆混合发酵的产气潜力研究

采用恒温厌氧发酵装置,在35℃和TS为8％的条件下,研究奶牛粪、肉牛粪与稻草、玉米秸秆、麦秆分别在1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,9∶1五种不同配比下混合发酵的产气效果.试验结果表明:在相同条件下,麦秆与奶牛粪以1∶9混合发酵的累计产气量最高,为13245 mL,最低的是麦秆与肉牛粪以1∶9的混合配比,仅5585 mL.而稻草与奶牛粪以3∶7混合配比的总甲烷含量最高,达6573mL,占总产气量的52％,最低为麦秆与肉牛粪以1∶9混合配比,仅2565 mL,占总产气量的46％.稻草、玉米秸秆、麦秆与奶牛粪、肉牛粪混合发酵时,其混合配比决定着总产量与甲烷含量,且与发酵周期的长短有关,另外pH值对厌氧发酵也有重要影响.     

不同配比牛粪与农村生活废弃物混合发酵的产气潜力研究北大核心

在恒温35℃和发酵液TS为8%的条件下,研究了不同配比(TS质量比分别为1∶9,3∶7,5∶5,7∶3和9∶1)奶牛粪和果蔬废弃物、奶牛粪和餐厨垃圾以及肉牛粪和果蔬废弃物混合发酵的产气效果。结果表明,累计产气量和TS产气量最高的是配比为5∶5的奶牛粪和餐厨垃圾,分别达20702 mL和259 m L·g^(-1),最低的则是配比为3∶7的奶牛粪和餐厨垃圾,分别仅为1173 m L和15 m L·g^(-1)。发酵过程中牛粪与生活废弃物以5∶5,7∶3和9∶1配比混合发酵的pH值均维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵累计产气量均较高;而配比为1∶9和3∶7时,发酵过程中pH值几乎均低于5.5,厌氧发酵受到明显抑制。因此,在牛粪与生活废弃物混合发酵时,增加牛粪比例可提高厌氧发酵的累计产气量和发酵液中pH值的稳定性。     

中高温条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵产沼气研究

为研究中高温下条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵的产沼气特性影响,选取风干后的羊粪与芒果废弃枝叶进行厌氧发酵产沼气试验。试验设置5个配比：单一羊粪、单一芒果废弃枝叶、羊粪与芒果废弃枝叶(1∶1、1∶3、3∶1)3个配比,在3种恒温温度(35℃、45℃、55℃)下进行厌氧发酵,共计15个处理,发酵周期32天。试验结果表明：相对于芒果废弃枝叶单一发酵,羊粪与芒果废弃枝叶混合发酵可获得较好的产气效果,但相对于羊粪单一发酵,各温度下混合发酵的产气量并没有更好的表现。综合比较,羊粪和芒果废弃枝叶混合发酵在配比3∶1、45℃发酵状态下的发酵完成时间最短为17天,且TS产气率和VS产气率最大,具有一定的产气潜力。     

牛粪与超声预处理污泥中温混合厌氧消化效果

文章以牛粪和超声预处理污泥为发酵原料,在恒温35℃±1℃及底物浓度为15 gVS·L~(-1)的条件下,采用正常运行的大型沼气池沼液作为接种物,研究不同配比(VS_(污泥)∶VS_(牛粪)分别为1∶0,2∶1,1∶1,1∶2,0∶1)对混合厌氧消化效果的影响。研究表明,在35℃±1℃条件下,超声预处理污泥与牛粪的比例为1∶2时累积产气量高于其他4种比例,VS产气率达到了470.33 mL·g~(-1),甲烷产量在发酵稳定后达到了58.68%。发酵过程中pH值,NH_4~+-N,COD的变化表明了混合厌氧消化能够平衡营养物质,稀释有毒物质,具有协同作用,发酵过程中未出现酸抑制以及氨抑制。进一步研究得出,将超声预处理污泥与牛粪按一定比例混合发酵可以将产气高峰提前,并出现"双峰",提升产气速率,大幅提升了原料的产气潜力。     

餐厨、果蔬与鸡粪多元混合物料厌氧消化实验研究

文章研究了多元混合物料在不同混合比例条件下厌氧消化性能.以餐厨与鸡粪混合、果蔬与鸡粪混合、餐厨果蔬(TS计,8∶5)与鸡粪混合为原料,三种混合处理的混合比例均分别为4∶1,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,同时设单一餐厨、果蔬、鸡粪消化试验,进料负荷为2％(TS).结果表明:在三种不同混合原料中,相同比例条件下产气具有一致性,鸡粪含量较少的4∶1和3∶1条件下出现严重酸化现象,产气周期45天.比例为2∶1和1∶1条件下,出现酸化后恢复期短,自身调节能力较好.鸡粪含量较多的1∶2,1∶3和1∶4条件下并未出现酸化现象,产气周期20天.不同混合原料出现了协同或抑制作用,以餐厨与鸡粪、餐厨果蔬与鸡粪为原料的两个系统中,协同作用较明显,与理论产CH4量相比分别提高1.2％ ～45.5％和8.1％ ～27.0％,但以果蔬与鸡粪为原料的系统中协同作用不明显,甚至出现了一定程度的抑制.多元物料混合厌氧发酵实验中,餐厨垃圾与鸡粪在1∶2条件下混合时系统缓冲性能好,单位TS产气量573 mL·g-1,T90为16天,协同产气量提高45.5％,是最佳的混合比例.     

猪粪麦秆不同比例混合厌氧发酵特性试验

以猪粪、麦秆为原料,研究了35℃下二者按不同比例混合对厌氧消化产沼气的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、原料去除率、pH值以及氨态氮质量浓度的变化。结果表明,猪粪与麦秆配比（干物质量比）1∶1时产气量最大,为383.0mL/g,是麦秆单独发酵产气量（231.8mL/g）的1.6倍;混合原料（猪粪和麦秆配比分别为1∶1、2∶1、3∶1）的VS去除率均在37%以上,比麦秆提高12.0%～26.9%;添加猪粪可提高发酵液中氨态氮含量,较麦秆提高35.6%～64.8%。因此,合理调控粪秆混合厌氧发酵的比例,能提高秸秆的产气率和利用率。     

牛粪高浓度批次厌氧发酵试验研究

在试验室条件下,对牛粪高浓度批次厌氧发酵进行试验研究,考察发酵温度、干物质含量和接种率对牛粪高浓度厌氧发酵效果影响。试验结果表明:牛粪高浓度厌氧发酵在工艺上是可行的;高温55℃厌氧发酵较中温35℃厌氧发酵产气快,发酵周期短,但能耗高,二者总累计产气量相近;高温厌氧发酵第15d累积产气量基本都达到了总产气量的95%以上;接种充分和发酵条件适宜条件下,干物质含量TS对累计干物质产气率影响较小,高浓度厌氧发酵可以有效提高反应器效率,且节水节能;随着接种率增大,高温高浓度厌氧发酵启动越迅速,平均日产气量越高,产气速度越快;接种率为30%时,第15d累计产气量为5 113mL,相当总产气量97%。     

变温条件下牲畜粪便与秸秆混合发酵研究

试验研究了温度不断变化条件下牲畜粪便与秸秆按不同干物质比例(质量比为1:1,2:1,3:1)混合发酵的产气速率、产气量情况.结果表明,其最佳配比分别为:猪粪:玉米秸秆为2:1、牛粪:玉米秸秆为1:1、猪粪:小麦秸秆为3:1、牛粪:小麦秸秆为1:1.温度较低时,适合用牛粪与秸秆混合作为发酵原料;温度较高时,适合用猪粪和秸秆作为发酵原料.温度变化对沼气产气量的影响显著,特别是温度日均降幅达3～5℃以上时,往往对产气量造成严重的影响,甚至于停止产气.     

混合原料厌氧发酵条件优化实验研究

文章以餐厨垃圾、牛粪和园林废弃物为发酵原料进行发酵,研究原料配比、接种比和温度单因素条件对混合原料厌氧发酵产甲烷的影响;利用正交实验,研究以上因素对混合原料发酵产气特性及甲烷产量的影响,实验以挥发性脂肪酸、氨氮浓度和辅酶F420为指标;借助SPSS软件对部分正交实验数据进行回归分析评价以测试验值并预测在发酵过程中未测量天数的值。结论如下:正交实验结果分析显示影响因子主次顺序为:混合原料TS之比预处理氨水浓度(%)温度(℃)接种率(%)。混合原料厌氧发酵产沼气最优化条件组合是:混合原料(T餐厨垃圾∶T牛粪=2∶1)和园林垃圾TS之比3∶1+预处理氨水浓度2%+温度45℃+接种率20%。对实验组Z4和Z5沼气日产气量回归分析显示,三次函数的R2统计量值分别为0.933和0.916,回归性较好,并且通过回归方程y1和y2可以预测未检测的实验值。     

秸秆与粪便不同配比发酵产沼气试验研究

本试验以秸秆与粪便的不同原料配比,设置十个处理进行沼气发酵试验。通过对比启动时间、总产气量、TS产气率及甲烷含量等参数,以探讨最佳的原料配比。结果表明:秸秆比例过大或过小生产沼气的效率均不高,只有50%秸秆与50%粪便配合时,其总气量,TS产气率及甲烷含量才达到最高。秸秆原料可完全替代粪便生产沼气,但必须进行前处理,且发酵启动慢,比纯粪便原料慢了3～10天,产气高峰期也推迟了15天左右,但产气持续时间较长,可达6个月左右。     

响应面法优化生物炭与牛粪混合厌氧发酵工艺

为了提高厌氧发酵产气效率,在单因素试验基础上,采用响应面法对厌氧发酵工艺参数进行优化,通过Box-Behnken中心组合试验设计,以厌氧发酵产气量为响应值,研究发酵温度、总固体浓度和生物炭添加量3个因素对厌氧发酵的影响,建立相关数学模型,并进行试验验证。结果表明:3个因素对厌氧发酵产气效率的影响均达到显著水平,最优工艺条件为发酵温度41℃,总固体浓度8.9%,水稻秸秆炭7.9%,在此工艺条件下,厌氧发酵产气量达到2735 mL±37 mL,与预测产气量2693 mL,两者偏差在2.0%以内。因此,所建模型能较好地用于生物炭与牛粪混合厌氧发酵产气量的预测。     

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。     

鸡粪、猪粪与秸秆混合厌氧发酵配比参数优化

以鸡粪、猪粪、麦秆和玉米秆为发酵原料,采用混料设计和中心组合试验设计对鸡粪、猪粪、麦秆和鸡粪、猪粪、玉米秆原料混合厌氧发酵进行了优化。混料设计以3种原料为自变量,中心组合设计以鸡粪与猪粪的比例和碳氮比为自变量,均以甲烷产量为响应变量。结果表明,3种原料混合厌氧发酵的甲烷产量显著高于单一原料及两种原料混合发酵;多原料间在发酵过程中的协同作用提高了甲烷产量,在优化配比下,各试验组实际甲烷产量分别是其期望值的1.62、1.70、1.66和1.73倍。混料设计和中心组合设计均可优化混合原料发酵的原料配比,但中心组合设计具有更广泛的适用性。     

秸秆类原料与粪便按比例混合发酵产沼气试验

以秸秆为主要原料发酵产沼气,既能缓解甘肃省秦安县户用沼气池粪便原料短缺的问题,也是解决农村能源问题和秸秆资源综合利用的一种重要途径。为了探索出秸秆类原料与粪便混合进行发酵产沼气的有关规律,项目组在剪湾村开展单因素试验研究,利用归纳总结的方法,综合对比试验数据,掌握秸秆类原料与粪便混合发酵产沼气的最佳比例,为秦安县沼气事业的发展提供科学依据。      

沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响

采用新鲜的猪粪为原料,以崇明前卫村沼气池中正常发酵的沼液为接种物,利用自制的小型沼气发酵装置开展了沼气发酵的实验研究.结果表明,使用驯化过的接种物有利于提高沼气产气量和产气中甲烷的含量,并能最大限度地保留沼液中的营养成分.通过上述研究,为沼气的工业生产和市场化运作打下了一定的理论基础.     

秸秆还田与氮肥运筹对水稻产量及氮素利用的影响

【目的】明确秸秆还田条件下水稻生产合理的氮肥运筹模式,为实现水稻可持续生产提供技术支撑。【方法】以水稻品种吉粳88为试验材料,采用裂区试验设计,主区为秸秆还田(S)和秸秆不还田(S0);副区为氮肥运筹处理,在总施纯氮量为200 kg/hm~2下,设置基肥、分蘖肥、穗肥质量比分别为7∶2∶1(N1)、6∶3∶1(N2)、5∶3∶2(N3)、4∶3∶3(N4)4种氮肥运筹比例,以不施氮肥为对照(CK),研究了秸秆还田与氮肥运筹对群体干物质积累量、水稻产量及产量构成因素及氮素利用效率的影响。【结果】秸秆还田结合适宜的氮肥运筹能够有效增加水稻产量。在秸秆还田条件下,随着基肥占总施氮量比例的降低,水稻产量呈现逐渐降低趋势,N1处理下水稻每穗粒数显著提高,增加有效穗数和结实率,提高水稻产量,且其产量最高比秸秆不还田条件下产量最高的N3处理高7.50%。在同一氮肥运筹模式下,秸秆还田处理水稻分蘖至拔节阶段的群体干物质积累量均低于不还田处理,拔节至抽穗阶段的群体干物质积累量均高于不还田处理,而在抽穗至成熟阶段,只有高基肥处理(N1、N2)的阶段干物质积累量高于不还田处理。在秸秆还田条件下,不同氮肥运筹间表现为随基肥占总施氮质量比例的降低,拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的群体干物质积累量呈逐渐降低趋势,N1处理水稻群体干物质积累量最高。秸秆还田处理的平均氮素积累总量高于秸秆不还田处理。在秸秆还田条件下,不同氮肥运筹间表现为随着基肥所占总施氮量比例的降低,氮肥利用效率呈逐渐降低趋势,N1处理氮肥表观利用率、农学利用率和偏生产力最高。【结论】在秸秆还田为8.0 t/hm~2条件下,氮肥运筹以基肥、蘖肥、穗肥质量比为7∶2∶1时能够有效增加各时期的干物质积累量,提高氮肥利用率及水稻产量,为最佳氮肥运筹比例。     

沼气池挤压式加料机械研究

农村沼气池使用中,每年最少要进行两次的集中大换料,日常还要不断加料补充新鲜的发酵原料,以保证足够浓度的新鲜原料供微生物分解代谢产生足量的沼气供农户使用。近年来,因农村产业结构的调整变化,分散的畜禽家庭养殖模式正逐渐被畜禽规模化集中养殖模式所取代,部分以畜禽粪便为主要发酵原料的农村沼气池出现了发酵原料短缺的问题,为保持沼气池正常使用,需购买畜禽养殖场的畜禽粪便补充发酵原料。而目前还没有相应的日常加料机械,只能靠人工方式加料,极为不便。为此,开发了一种挤压式加料机械,通过对畜禽养殖场提供的畜禽粪便加水搅拌稀释,使用挤压装置,通过沼气池加料口管道加入沼气池内,这一加料过程在沼气池封闭状态下进行,不影响沼气池正常使用,且实现了整个加料过程机械化。     

沼液回流提升推流式厌氧反应器运行效果研究

为了研究沼液回流对推流式厌氧反应器(PFR)厌氧消化效率的影响,文章采用有效容积为36 L的PFR,以牛粪为底物,进料浓度TS为7～10%,发酵温度38℃±1℃,水力停留时(HRT)为20 d条件下连续运行100 d。结果发现:50%的沼液回流能够提升反应器产气效率,在沼液回流运行期,日产气量最高达到57.92 L·d^-1,容积产气率为1.58 L·L^-1d^-1,甲烷含量为68.9%。平均挥发性有机物产气率为433.03 L·kg^-1 VS (干物质产气率为366.99 L·kg^-1 TS),相比于未回流沼液运行期提升42.46%,底物转化效率提高了17.84%。通过对沼液回流运行期的微生物群落组成分析可以看出,细菌主要以Firmicutes和Bacteroidetes具有降解纤维类及大分子的水解酸化菌为主。古菌则以Methanothrix和Methanospirillum为绝对的优势产甲烷菌为主。该研究结果可为以牛粪为原料的大型沼气工程提高整体效率和能量输出提供基础参考数据。     

沼液预处理对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响

为探索不同沼液预处理时间对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响,进一步确定花卉秸秆沼液预处理的最佳时间,文章以云南四大切花混合花卉秸秆为原料,用沼液分别预处理1天,3天,5天,7天后在30℃下进行了批量式恒温沼气发酵实验。结果表明:沼液预处理3天的产气总量最高(预处理5天次之),预处理5天的产气峰值最高,预处理5天的能最快提升沼气含量,且在处理时间内随着预处理时间增加,原料产气速率加快,发酵时间缩短。综合确定花卉秸秆沼液预处理的最佳处理时间为5天。