牛粪与卷心菜尾菜混合厌氧发酵产气性能的研究

为促进卷心菜尾菜厌氧发酵性能，提高发酵系统产气效率，研究以卷心菜尾菜与牛粪为发酵原料，设置卷心菜尾菜与牛粪不同TS混合比例0∶1(T1)、1∶0(T2)、1∶1(T3)、1∶2(T4)、1∶3(T5)、2∶1(T6)和3∶1(T7)，在接种量为30%，温度为37℃，初始pH值8.0，在1 L的自制厌氧发酵装置中进行30 d的批次厌氧消化研究，并利用一级动力学模型分析不同混合比例尾菜牛粪厌氧发酵产气动力学。结果表明：卷心菜与牛粪混合比例为2∶1时，与卷心菜尾菜单独消化相比，甲烷含量增加了16.0%，甲烷产率和产甲烷速率分别提高了111.6%和90.2%，沼气产率和产沼气速率分别提高了61.1%和37.5%。利用一级动力学模型及速率公式进行产气速率分析可得，动力学常数k由0.129 d-1提高到0.150 d-1。卷心菜尾菜与牛粪混合发酵可以显著提升产气性能。研究结果可为卷心菜尾菜及牛粪厌氧消化的资源化利用提供理论支撑。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

响应面优化猪粪、牛粪与玉米秸秆混合发酵工艺

【目的】研究猪粪、牛粪与玉米秸秆混合原料厌氧发酵的最佳工艺条件。【方法】采用单因素试验考察了猪粪与牛粪的混合比例(质量比)、粪秆比(猪粪和牛粪总量与玉米秸秆干物质质量比)、总固体质量分数3个因素对厌氧发酵过程累积产气量的影响,并在此基础上通过Box-Behnken试验设计及响应面分析对厌氧发酵工艺进行优化。【结果】在单因素试验中,当猪粪与牛粪混合比例为1∶1,粪秆比为1.86∶1及总固体质量分数为11%时,累积产气量均较高。猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳工艺条件为:猪粪与牛粪混合比例为1.06∶1、粪秆比为2.94∶1、总固体质量分数为10.68%。【结论】在猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳工艺下,累积产气量可达17 170mL。     

不同原料配比对厌氧发酵过程中产气量VFA和脱氢酶活性的影响

以牛粪和小麦秸秆为发酵原料,研究了不同牛粪(M)与小麦秸秆(S)的干物质配比(牛粪与秸秆的比例为1∶1、2∶1和3∶1)对厌氧发酵产气过程的影响。结果表明,添加小麦秸秆处理的产气量显著高于秸秆与牛粪单独发酵处理(P<0.05),其中牛粪与秸秆的配比是1∶1的产气量为(31823.7±691.2)mL,比秸秆、牛粪以及牛粪与秸秆比例为2∶1和3∶1四个处理的产气量分别提高了208.7%、11.5%、2.8%和5.2%。因此,以M∶S=1∶1进行混合厌氧发酵效果最好。挥发性脂肪酸(VFA)与日产量间呈极显著性正相关(P<0.01),但脱氢酶活性与产气量相关性不显著(P>0.05)。     

南方农区小麦秸秆与非常规饲料的组合利用

本研究采用体外产气法,研究南方农区小麦秸秆(WS)与非常规饲料喷浆玉米皮(SCB)、大豆皮(SH)、橘子皮(OP)、苹果渣(AP)分别按0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0比例两两组合后的体外产气特性。将采集的山羊瘤胃液与人工唾液混合并加入饲料样品,在产气瓶中恒温厌氧发酵以模拟瘤胃发酵过程。结果表明,小麦秸秆与4种非常规饲料组合后,理论最大产气量(HM)显著增加,产气速率(B)加快,产气延滞时间(Lag)缩短。WS与SCB组合的乙酸丙酸摩尔比显著低于WS的(P0.05)。小麦秸秆与4种非常规饲料组合后,实现了饲料间营养素的互补,可有效改善小麦秸秆的发酵能力,WS∶SCB为75∶25、WS∶OP为50∶50、WS∶AP为75∶25、WS∶SH为75∶25时正组合效应最佳。小麦秸秆与喷浆玉米皮组合中随着SCB所占比例的增加丙酸摩尔浓度增加,由于丙酸转化为能量的效率高于乙酸,因此丙酸摩尔浓度增加更有利于提高饲料的转化效率,更适合家畜育肥。     

农村有机生活垃圾等混合物料厌氧发酵产沼气性能

为获得有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪混合物料厌氧发酵产沼气性能,为农村废弃物沼气工程高效运行提供依据,在初始总固体(TS)为12%和中温(35±1)℃条件下,考察了有机生活垃圾、玉米秸秆与牛粪三物料不同湿基质量比(1∶0∶2、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5、1∶2∶0)对厌氧发酵过程的影响。结果表明:与双物料混合厌氧发酵相比,三物料混合厌氧消化能显著提高原料产气率,有机生活垃圾、玉米秸秆和牛粪配比为1∶1∶1的组合单位TS累积产气量高于其他处理;不同发酵物料配比能影响厌氧发酵完成时间,随着秸秆比例的增加,完成厌氧发酵的时间逐渐增长,有机生活垃圾和牛粪的组合与三者配比为1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0的处理相比,厌氧发酵完成时间分别缩短了12、15、19、22 d;三物料混合发酵适宜的配比能平衡发酵系统中酸的浓度,防止系统酸化,并能提高纤维素半纤维素降解率。综上认为三物料最佳配比为1∶1∶1。     

芦苇、牛粪、有机垃圾多物料厌氧发酵产沼气性能研究

在发酵原料TS固定的情况下,研究了有机生活垃圾与芦苇、牛粪以0∶2∶1、1∶0.5∶1.5、1∶1∶1、1∶1.5∶0.5和1∶2∶0不同配比对厌氧发酵产沼气性能的影响。结果表明,对于芦苇来说,与有机垃圾和牛粪三物料混合发酵优于与有机垃圾或牛粪双物料混合发酵,三者比例为1∶0.5∶1.5的组合产气效果最好,发酵周期为37 d,最高日产气量达3.2 L/d,单位TS产气量为361.88 m L/g,单位VS产气量为411.22 m L/g。     

人粪与不同原料配比对厌氧发酵产气影响

为提高人畜粪便和农作物秸秆资源化有效利用提供科学依据,研究了人粪与各种不同原料混合发酵的产气效率。试验通过自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以人粪、牛粪、鸡粪和玉米秆为消化原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固TS质量分数为8%条件下,进行批量厌氧消化试验,研究人粪分别与牛粪、鸡粪和玉米秆按不同比例(干物质质量比为1∶1、2∶1、3∶1)混合发酵的产气速率、累积产气量的变化。结果表明,在25℃恒温条件下,人粪与3种原料的混合发酵,均能正常产气,均能在厌氧发酵开始后的5～14d达最大产气速率,在30d左右各自的累积产气量均能达到总产气量的87%～92%,其中人粪与牛粪的混合产气效率最好,各组物料的3种配比的平均累积产气量分别为26713、21281和21227mL,各组物料的最优配比的最高产气速率分别为1500、1260和1100mL·d-1。在25℃下,人粪与牛粪混合发酵的最优配比为3∶1,人粪与鸡粪的为1∶1以及人粪与玉米秆的为3∶1,为人粪与不同原料配比的混合厌氧发酵提供了参考依据。     

蔬菜废弃物厌氧发酵产气特性

为探究蔬菜废弃物无害化处理效果,以菜花、甘蓝、白菜、西红柿废弃叶与牛粪为原料,在（35±1） ℃条件下,利用自行设计的沼气发酵装置,进行单因素厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中的产气量、甲烷体积分数、pH等各项指标,对蔬菜废弃物及其与牛粪混合原料厌氧发酵产气规律和特性进行研究。结果表明：菜花叶（A组）、甘蓝叶（B组）、白菜叶（C组）、西红柿叶（D组）单独厌氧发酵会出现两个产气高峰,平均日产气量分别为503.8、584.7、538.3、615.7 mL/d,32 d的累计产气量分别为16 121、18 709、17 226、19 701 mL,其中甘蓝的平均甲烷体积分数最高为50.8%;菜花叶+牛粪（E组）、甘蓝叶+牛粪（F组）、白菜叶+牛粪（G组）、西红柿叶+牛粪（H组）厌氧发酵的平均日产气量分别为1 036.8、699.8、775.2、910.9 mL/d,47 d的累积产气量分别为48 729、32 891、36 434、42 812 mL,其中西红柿废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵的平均甲烷体积分数最高为54.0%。蔬菜废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵呈现发酵周期延长、产气量升高、甲烷体积分数增加的趋势。     

黄丝藻提油藻渣与牛粪共厌氧发酵研究

以黄丝藻(Tribonema minus)提油后剩余藻渣为原料,与牛粪混合进行厌氧发酵。结果表明,藻渣与牛粪混合发酵工艺能使发酵液维持在适于厌氧发酵菌群生长的pH环境。在藻渣和牛粪混合比为4∶6的厌氧发酵体系下,累计产气量(783 mL)、产甲烷速率[9.8 mL/(d·g VS)]均为最大,日产气量(86 mL/d)和累计产甲烷量(88.07 mL/g VS)较高,发酵滞留时间最短(2.1 d)。     

温度对牛粪与番茄秸秆厌氧发酵产气的影响

以挥发性固体(VS)占物料干质量(TS)43.72%的鲜牛粪与VS/TS为86.61%的番茄秸秆为发酵原料,利用10 L厌氧发酵罐为反应器,设置25,30,35,40℃共4个反应温度,进行为期80 d的厌氧发酵试验,以探究不同温度对鲜牛粪与番茄秸秆混合干物质比为1∶1厌氧发酵产气特性的影响。结果表明,在该试验设置下,鲜牛粪与番茄秸秆适宜的发酵温度为35℃,其累积产气量为(148.09±2.95)L,产甲烷量为(91.52±1.03)L,TS产气量为(246.82±0.003)mL/g,均高于其他设置处理。该温度下,体系挥发性脂肪酸浓度及pH值均在正常范围内,发酵体系运行稳定。     

机械搅拌强度对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵性能的影响

为探索机械搅拌强度对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气性能和系统稳定性的影响,确立牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵适宜的搅拌强度,将牛粪和玉米秸秆按照挥发性固体(VS)质量比7:3进行配混,在物料VS质量分数7％、发酵温度(35±1)℃ 条件下,进行30、60、90 r/min不同机械搅拌强度的厌氧发酵产气试验,以不搅拌的处理为...     

温度对粪便与玉米秸秆混合厌氧消化产生特性的影响

【目的】探索牲畜粪便和玉米秸秆混合发酵的产气量与发酵时间和发酵温度之间的关系,确定农村户用沼气原料和最佳发酵温度,为提高农作物秸秆资源化利用效率提供科学依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以猪粪、牛粪和玉米秸秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体TS质量分数为8%条件下进行批量试验,在25~40℃,每5℃设一个温度梯度,研究不同发酵温度对猪粪、牛粪与玉米秸秆按不同比例(质量比为1∶1,2∶1,3∶1)配比混合发酵的产气速率、产气量及发酵时间的影响,并用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,得出各影响因子的最优值。【结果】在一定温度范围内(25~40℃),厌氧发酵产气速率峰值出现的时间和发酵周期均基本随着温度的升高而缩短,峰值和产气量均基本随着温度的升高而增加。从总累积产气量来看,猪粪与玉米秸秆配比发酵优于牛粪与玉米秸秆配比,猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳温度是34℃左右,发酵时间为58 d左右。【结论】确定了沼气的最佳原料、发酵温度和时间,为农作物秸秆的资源化利用提供了参考。     

碳氮比对法国梧桐落叶、香樟青叶与猪粪混合厌氧发酵特性的影响

研究了碳氮比(C/N)对法国梧桐落叶与香樟青叶在中温(37℃)条件下与猪粪的混合厌氧发酵特性的影响。分析了法国梧桐落叶与猪粪、香樟青叶与猪粪、法国梧桐落叶及香樟青叶与猪粪混合厌氧发酵在C/N分别为15/1、20/1、25/1、30/1,发酵料液总体积为500 mL,发酵周期为50 d条件下的产气量、甲烷含量及发酵过程中pH值的变化规律。研究结果表明,法国梧桐落叶与猪粪混合厌氧发酵C/N为15/1,总固体(TS)含量为7%时,产甲烷量最高;香樟青叶与猪粪混合厌氧发酵C/N为25/1,TS含量为5%时,产甲烷量最高;法国梧桐落叶与香樟青叶与猪粪混合厌氧发酵C/N为20/1,TS含量为9%时,产甲烷量最高。C/N为15/1和20/1时,法国梧桐落叶与猪粪混合厌氧发酵产气量及甲烷含量最高,法国梧桐落叶与香樟青叶与猪粪混合次之,香樟青叶与猪粪最低。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力学研究

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类(H_2O_2、H_2SO_4、NaOH)、预处理剂浓度(2%、4%、6%)及牛粪与水稻秸秆物料比(1∶1、2∶1、4∶1)对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2%H2O_2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为398.0 m L·g~(-1),发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。     

牛粪与蔬菜废弃物厌氧发酵产气工艺优化

为提高牛粪和蔬菜废弃物厌氧发酵速率及处理效率,对牛粪和番茄秸秆混合厌氧发酵的适宜混合比例、发酵浓度、进料量及进料频率等工艺参数进行了优化研究。结果表明,牛粪与番茄秸秆混合厌氧发酵适宜配混比例(干物质比)为4∶6或5∶5、发酵浓度为12%,适宜进料频率为每10 d进一次料、进料量175 g/(L·次)。牛粪与番茄秸秆混合厌氧发酵关键工艺参数的确立,对快速处理牛粪和番茄秸秆等农业废弃物、增强混合厌氧发酵系统稳定性、提升厌氧发酵效率具有重要意义。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类（H2O2、H2SO4、NaOH）、预处理剂浓度（2%、4%、6%）及牛粪与水稻秸秆物料比 （1∶1、2∶1、4∶1）对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2% H2O2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为3980 mL·g-1,发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。     

三种主要农村废弃物混合产沼气试验研究

随着我国农村经济的发展,农村废弃物越来越多,利用其生产沼气,不仅可以为人们提供清洁能源,还能大力改善农村生活环境。本研究选取农村三种主要废弃物(玉米秸秆、有机生活垃圾和牛粪)按照不同的质量比(1∶0∶0、1∶2∶0、1∶1.5∶0.5、1∶1∶1、1∶0.5∶1.5、1∶0∶2)混合进行产沼气试验。结果表明,相比单物料和双物料,三物料混合厌氧发酵能显著提高产气率和减少发酵周期。玉米秸秆、有机生活垃圾和牛粪产沼气性能最佳的配比为1∶0.5∶1.5。     

人粪与不同废弃物混合厌氧发酵的效果

采用中温批式发酵方式,研究人粪分别与稻秸、尾菜、牛粪按1∶1、2∶1、3∶1的干物质质量比混合发酵的产沼气效果和无害化处理效果。结果表明,纯人粪发酵40 d的产气率仅140.64 mL·g ^-1(以总固体计),而通过添加其他有机废弃物进行混合发酵能较好地提高其产气效率,且对产气效率的提升效果表现为稻秸＞牛粪≈尾菜。纯人粪经37 ℃发酵40 d后对粪大肠菌群和蛔虫卵的杀灭率分别达98.18%和100%,混合发酵有利于进一步提高其无害化处理效果,但发酵结束后的粪大肠菌群数值接近于NY/T 2596—2014《沼肥》限值要求,故后续需强化人粪无害化的热处理关键参数研究。     

基于Box-Behnken建立NaOH对黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气模型研究

以大庆区域的秋季秸秆和杏树岗奶牛广场牛粪为实验材料,采用单因素静态实验法对厌氧发酵产气技术进行优化.运用Box-Behnken进行设计,以黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气为响应值,探究黄贮和牛粪固体质量浓度(TS)、发酵温度、添加不同浓度的NaOH,KOH对产气效率的影响,经过响应面分析建立的数学模型,结果显示黄贮和牛粪混合...