中草药残渣好氧厌氧耦合发酵产甲烷特性研究

中草药残渣(Chinese herb-extraction residues,CHER)是一种不易被微生物利用的固体有机废弃物,厌氧消化时微生物降解的木质素会对纤维素形成物理屏蔽,阻碍微生物胞外酶水解催化作用。可见木质素降解是水解酸化首要步骤,木质素最初裂解需要分子氧存在,未经过好氧处理的木质素几乎不能在厌氧环境下被微生物降解。为此将厌氧发酵分成两相,即首先对CHER中温好氧水解产酸发酵,之后产甲烷发酵试验。结果表明,好氧水解发酵运行24 h时两相发酵累积甲烷产量达到最大值,VS产甲烷率为198 m L CH4 g-1VS,最大日产甲烷量为696 m L CH4 day-1,与单相发酵相比总甲烷产量提高30.3%。     

批式与两相高温厌氧消化厨余和杂草废弃物对比研究

以厨余和杂草废弃物混合物为发酵底物进行了批式和两相厌氧发酵试验。经过25 d的批式厌氧消化后,污染负荷(以挥发固体(VS)质量浓度计)为6.5、12.5、16.0和20.0 g/L的沼气产率分别为1 012、863、879和467mL/g,甲烷产率分别为595、442、440和316 mL/g,其中接种污泥对沼气产率和甲烷产率的贡献分别是304和170mL/g。试验结果表明:污染负荷为6.5 g/L时达到最大产气效率,80%的气体在反应的前8 d产生;污染负荷为12.5和16.0 g/L的产气率在统计学上无显著差别;污染负荷在20.0 g/L时出现产甲烷抑制,甲烷体积分数在反应的前2 d为20%左右。两相发酵试验采用厌氧固体床反应系统,包括4个1 L的固体床反应器和1个2.2 L的厌氧批式反应器。经过12 d的消化,沼气和甲烷产率分别为530和351 mL/g,系统总固体(TS)和VS去除率分别为78%和82%。与批式消化比较,该两相系统污染负荷高,产气稳定,周期短,是处理该类型有机废弃物的有效方法。     

易腐有机废物与剩余污泥混和厌氧消化处理

以高TS(固体含量)易腐有机废物与剩余污泥为原料,研究了二者混合后的厌氧消化规律。固体含量分别为20%、30%、35%和40%,添加污泥为有机质的厌氧消化提供了足够的微生物量。试验结果表明,在TS为20%、30%温度35℃和TS为35%温度55℃时均未出现酸抑制现象。各组试验在pH值下降到3.8后仍可以回升至中性。在pH值下降过程中,消化液相VFA(挥发性脂肪酸)浓度低、波动较小,在pH值上升过程中VFA浓度迅速增大,中温消化时VFA增加幅度大于高温消化。当TS增加到40%时出现了严重酸化,pH值维持在较低水平。消化液相CODCr经过短时间的上升后浓度较高,在10000.0～20000.0mg·L-1之间。中温消化H2S浓度显著高于高温消化,最大浓度为500mL·L-1,NH3最大浓度为200mL·L-1。原料中纤维素含量对降解率影响较大,原料纤维素含量较低时降解率很小。     

稻草中温干式厌氧发酵产甲烷的中试研究

将未经预处理的稻秸,在中温生物反应器内进行厌氧干式发酵,研究了稻秸发酵过程中的生物气产量、pH值、渗滤液COD及甲烷含量的变化.结果表明,TS20%固体浓度并加接种泥的反应器(R2)的累积产气量最大,达到2048 L,其出料的半纤维素由28.23%降至18.33%,发酵液的pH值稳定在7.0~7.5.TS30%的干发酵在反应前期经历了很长的酸化期,产气量在后期才开始升高,生物气甲烷含量也更高,显示了高浓度固体干发酵产沼气的发展潜力,并为秸秆的大规模生物气化提供了重要的设计依据.     

厌氧消化对猪场废水中溶解性和颗粒态有机物的组成与性质的影响

[目的]本文旨在探究厌氧过程中猪场废水组成与性质的变化,从微观变化分析沼液难于生化处理的深度原因,对猪场废水处理工艺的优化提供针对性的指导意见。[方法]采集猪场实际废水,利用全混式厌氧反应器(CSTR)对其进行厌氧发酵,探究猪场废水厌氧消化过程中的溶解性和颗粒态有机物组成与性质的变化,以评价厌氧消化对猪场废水可生化性的影响。[结果]随着猪场废水厌氧消化时间的延长,沼液水相的比紫外吸光度从初始值0.057提高到0.104 L·mg~(-1)·cm~(-1)。同时,亲水性有机物比例从初始的69.8%下降到16.2%。三维荧光光谱显示,随着厌氧消化的进行,可溶性有机物中腐殖酸等难降解有机物的特征峰增强,而易降解的蛋白类有机物特征峰明显减弱。不同厌氧时间的猪场沼液无论稀释与否,其颗粒态有机物(以化学需氧量衡量)水解率或溶解率(经12 h曝气处理)均较低,仅为-33.3%～28.6%。沼液中颗粒态有机物通过活性污泥吸附絮凝共沉降去除率也较低(-22.5%～19.4%)。[结论]猪场沼液中颗粒态有机物难于降解或靠活性污泥颗粒吸附絮凝共沉降而去除,且沼液中溶解性有机物结构随消化时间的延长趋于稳定,这2种因素是除猪场废水厌氧消化后氨氮含量较高、C/N严重失衡外,导致猪场沼液难以生化处理的另外重要原因。因此,适当缩短厌氧消化时间并在生化单元前端增加深度去除悬浮物(SS)单元是提高沼液后期生化处理效果的重要手段。     

餐厨垃圾两段式厌氧消化的性质研究

为实现餐厨垃圾资源化利用,采用水解酸化-厌氧消化两段式发酵,将餐厨垃圾水解酸化5d后,利用活性污泥对酸化液进行16 d的厌氧消化,考察以餐厨垃圾为原料的生物甲烷的生产效率.结果表明,经水解酸化后,产酸现象明显,pH下降至4.69,乙酸浓度达3.11 mg/mL,酸化液的sCOD浓度达174.34 g/L.厌氧消化段产气...     

IC厌氧反应器的污泥颗粒化研究

[目的]研究IC反应器的污泥颗粒化规律化。[方法]研究了容积负荷、酸化率、选择压、无机离子、停留时间、pH值、碱度、挥发性脂肪酸（VFA）对污泥颗粒化过程的影响。[结果]试验用普通厌氧消化污泥启动,通过不断增加反应器的容积负荷,缩小停留时间,经122d运行,形成粒径为0.5～1.5mm的形状不规则颗粒污泥,反应器容积负荷达到14kgCOD/m3.d,产气量78L/d,COD去除率达85%以上。[结论]较高的有机负荷及其产生的较高的水力剪切力和Ca2＋有利于形成密实的颗粒污泥;工艺流程中的酸化池和循环罐有利于形成甲烷活性强的颗粒污泥。     

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。     

污泥与餐厨垃圾的可酸化性能评价指标

[目的]研究污泥与餐厨垃圾的可酸化性能评价指标。[方法]以污泥与餐厨垃圾为试验对象,研究其酸化反应的pH、单位VS产VFA量及VS降解率变化。[结果]VS降解率与单位VS产VFA量可作为评价物料可酸化性能以及实际酸化效果的指标。低、中、高VS脱水污泥与餐厨垃圾可酸化性分别为39.74%、40.85%、42.42%、70.76%,与小试反应器结果对比表明,该方法确实可行。[结论]该研究对实际工程设计具有一定指导意义。     

堆肥预处理对生物质厌氧消化特性的影响

[目的]探索通过生物预处理提高富含纤维素、木质素等难降解成分原料厌氧消化的产气率的最佳工艺和生物学特性。[方法]利用好氧堆肥的方式对生物质进行预处理,研究预处理对厌氧消化过程中产气率、甲烷含量、pH值、水解酶活性和COD去除率等特性的影响。[结果]经过3～6d的堆肥预处理,厌氧消化产期率明显提高,气体中甲烷含量达到70%,对提高COD去除率和原料中各种水解酶活性等均有明显促进作用。[结论]生物质堆肥预处理的最佳时间为4～5d。堆肥预处理可通过提高厌氧消化原料的初始温度和各种水解酶的活性,明显提高生物质厌氧消化过程中沼气产气率。     

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。     

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。     

餐厨垃圾水解酸化性能的研究

采用批式进料方式,研究了不同进料负荷和不同接种量时餐厨垃圾水解酸化的效果,探索了酸化阶段发酵液中的pH、VFA含量和产物中主要成分的变化规律.结果发现,不同有机负荷进料时水解酸化过程在前4d基本完成,反应后期有机负荷不同,发酵类型也有所不同.40 g（TS）/L负荷进料时水解酸化效果比较好,水解酸化产物中主要成分为乙醇和乙酸,乙醇和VFA含量高.餐厨垃圾在接种率为30％时,反应能够获得目标酸化产物乙醇和乙酸,比不接种和接种率为50％时效果明显要好.     

添加蚯蚓粪对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

以餐厨垃圾为研究对象,在(37±1)℃的条件下,研究了蚯蚓粪的5种不同添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,并考察了在这过程中pH、溶解性化学需氧量(SCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)、总磷(TP)和产气量的变化规律.研究结果表明:当蚯蚓粪的添加量(w,均以湿基计)为0、3%、6%、9%、12%、15%时,餐厨垃圾厌氧消化系统的累积产量分别为14 700、16 074、15 702、16 056、16 414和16 485 mL,产气率分别达到466.35、504.84、488.02、494.03、499.67、496.69 mL.g-1,与不添加蚯蚓粪相比产气率分别提高了8.25%、4.60%、5.93%、7.14%和6.51%,其中当添加量(w)为3%时对餐厨垃圾厌氧消化效果最明显.研究还发现,蚯蚓粪的添加能显著提高各处理的pH和餐厨垃圾的水解酸化速率.可见,添加蚯蚓粪有助于抑制VFAs的累积,使pH更稳定,从而提高沼气产量.     

于桥库区周边农村CDM项目对生物质能利用的效能分析

于桥库区周边农村有机废弃物的无组织排放对水库的TN、TP的贡献率较高,分别占外部输入的44.8%和19.5%,同时也是温室气体排放源.以蓟县姚白庄村为实验基地,利用清洁生产机制(Clean Development Mechanism,CDM)项目,采用有机质厌氧消化的工艺,进行了日处理规模为55 t的农村生物质能利用工程的效能分析.结果表明,姚白庄区内污染物COD减排量为62.1 t·a-1,BOD减排量为27.8 t·a-1,NH3-N减排量为37.0 t·a-1,TP减排量为1.8 t·a-1,TN减排量为15.6t·a-1.根据CO2、CH4和N2O 3种温室气体的监测结果,得出该项目可以使农村地区温室气体减排效率提高到68%.     

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。     

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。     

高温蒸煮除油对餐厨垃圾厌氧消化的影响

[目的]探讨高温蒸煮除油对餐厨垃圾性状及厌氧发酵的影响。[方法]在37℃条件下,通过批式试验分析不同温度蒸煮去油后的餐厨垃圾厌氧消化产气潜力。[结果]蒸煮除油处理提高了餐厨垃圾的sCOD、溶解性糖、溶解性蛋白的水解;未加热处理餐厨垃圾、110℃、120℃及130℃蒸煮除油后餐厨垃圾的单位挥发性固体(VS)产气潜力分别为766、578、624和646 ml/g;随着蒸煮除油温度提高,餐厨垃圾厌氧发酵的总固体(TS)和VS降解率增大。[结论]蒸煮除油可提高餐厨垃圾的水解效果,有利于提高产气潜力。