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。     

含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵的影响

探讨了不同含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵过程中启动时间、产气周期和累积产气量的影响.研究表明:含水量为60%、70%和80%情况下牛粪和玉米秸秆均可进行厌氧发酵,且与含水量为90%的传统湿式发酵相比,干式发酵的启动时间较早,最多可提前9 d;产气周期较长,最多可延长7 d;累积产气量较高,最高可提高23%.在不同含水量的干式发酵过程中,含水量60%的发酵试验启动最早,产气周期最长,含水量为70%的发酵试验累积产气量最高.     

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...     

消化液回用对牛粪两相厌氧消化的影响

在试验的基础上研究了消化液回用对牛粪两相厌氧消化的影响.试验通过改变消化液的回用量来研究对两相厌氧消化的影响.研究发现,当每天进料量为1 L,消化液回用量分别为0、400、800mL,随着消化液回用量的增加,会使产酸相pH逐渐升高,以及造成挥发性脂肪酸VFA下降和丙酸积累;产酸相氨氮浓度也有所增加,但未达到抑制产气的极...     

Ca(OH)2固态温和预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为了探索绿色高效的预处理技术,该文研究了Ca(OH)_2固态温和预处理对玉米秸秆溶出物组分和物理-化学结构以及厌氧消化性能的影响。结果表明:提高处理温度能降低纤维素和半纤维素含量,提高木质素含量,但对提高还原糖含量和比表面积作用不大;碱能提高纤维素含量,降低木质素和半纤维素含量,对提高还原糖含量和比表面积效果显著。经过预处理,玉米秸秆的累积沼气产量均有所增加,但不是碱含量越高越好。60℃,6%Ca(OH)_2预处理条件下的产气效果最好,累积沼气产量和单位VS产气量最大,分别为3468.5m L和271.08m L/g VS。     

玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能

为了考察玉米秸秆水解残渣(Unhydrolyzed solid,UHS)的厌氧消化产甲烷潜力,研究了接种物类型、接种比例以及发酵温度对UHS产气性能的影响。结果表明,餐厨垃圾厌氧消化液作为接种物时,UHS具有较高的产气能力,累积甲烷产量达到208.06 m L·g~(-1)VS;UHS的累积甲烷产量与接种物对底物的比值(Inoculum to substrate ratios,RI/S)有关,其值随着接种比例的减小而逐渐降低,当接种比例RI/S为0.1∶1~3∶1时,累积甲烷产量为111.20~224.48 m L·g~(-1)VS,UHS的生物降解率为27.89%~56.29%,其降解能力随着底物浓度的升高而降低;在高温发酵(55℃)和中温发酵(35℃)条件下,相同接种比例的对照组中,UHS累积甲烷产量较为接近,但高温发酵的产气速率明显高于中温发酵。     

沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响,以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料,用猪粪沼液在（35.0±0.5） ℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明,预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长,各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高（1.53%～24.47%和2.11%～52.48%）,但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同,番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d,最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^-1,较未处理分别提升36.52%和26.33%;黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7 d,最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^-1,较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时,沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期（T₉₀缩短了3～8 d）。整体上,沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为：黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述,猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能,且最佳预处理时间为5～7 d。     

不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响

研究了牛粪与玉米秸杆不同配比(体积比)条件下对高温堆肥的影响.结果表明:牛粪与玉米秸秆以3∶7配比效果最佳,堆肥升温快,2 d达到55℃,高温维持时间为16 d,达到了快速腐熟的目的;至堆肥结束时,堆体无恶臭,呈现黑褐色,体积减少量为56%,pH 8.4,总固体溶解量为1 275 mg·L-1,电导率为2.55 ms·...     

30℃条件下总固体质量分数对牛粪沼气发酵的影响

探索了牛粪沼气发酵的产气量和产气周期与不同总固体质量分数之间的关系,这是农村户用沼气确定最优发酵、提高发酵原料利用效率的关键.采用可控型恒温发酵装置,在30℃条件下,以牛粪作为发酵原料,以常温沼气厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体质量分数分别为14％、12％、10％、8％、6％、4％、2％的条件下进行试验.结果表明,总固体质量分数为8％的原料利用率最高,产气高峰出现的时间较早,产气量较大,干物质产气率与总固体质量分数不呈正相关关系.     

牛粪原料浓度对厌氧消化削减四环素类抗性基因的影响

为了探究不同原料浓度厌氧消化体系中四环素类抗性基因(Tetracycline resistance genes,TRGs)的变化,设置牛粪原料浓度为100%、75%、50%和25%,分析了TRGs、理化因子和微生物群落的变化特征及三者之间的相互关系。结果表明:不同处理之间产气速率相似,原料浓度从100%降低至25%时总产气量从358.83 mL·g~(-1)·d~(-1)增加至400.89 mL·g~(-1)·d~(-1)。消化后的大部分处理中tetO、tetQ和tetT相对丰度减小为原料的1.04%～87.06%,而tetC、tetG、tetW和tetX相对丰度增加至原料的1.32～34.99倍。与100%原料浓度相比,较低原料浓度消化后多数TRGs如tetC、tetG、tetO和tetX以及intⅠ1的相对丰度更高。不同条件下微生物群落差异明显,较低浓度原料(50%和25%)消化后优势菌门从Firmicutes变为Proteobacteria,且TRGs潜在宿主菌属的种类和数目均随着原料浓度的改变而改变。冗余分析表明,理化因子通过影响潜在宿主菌的变化从而影响TRGs的变化。综上,由废水干预的牛粪原料浓度较低的情况可能有利于TRGs潜在宿主菌的增殖,从而增加TRGs传播的风险。     

不同载体对牛粪30℃厌氧处理性能的影响

在30℃条件下,观察尼龙纤维、聚丙烯网状球、玻璃纤维作为微生物载体对5.34%牛粪厌氧发酵沼气产量、总COD去除率、发酵产物微生物数量及辅酶F420活性的影响。结果表明,添加尼龙纤维和聚丙烯载体显著提高牛粪厌氧发酵的沼气产量(P<0.05)和总COD去除率(P<0.05),玻璃纤维对沼气产量和总COD去除率的影响未达到显著水平。尼龙纤维、聚丙烯球和玻璃纤维使随污泥排出而流失的细菌数量分别降低11.30%(P<0.05)、22.84%(P<0.01)及13.01%(P<0.05)。     

牛粪与玉米秸秆不同配比对蚯蚓生长及物料转化的影响

以牛粪与玉米秸秆作为蚯蚓养殖基料,研究不同配比基料（牛粪与玉米秸秆按1∶2、1∶1、2∶1比例混合）对蚯蚓繁殖生长的影响,同时也探讨了不同配比基料转化成蚯蚓粪的速度及其对蚯蚓粪便理化性质的影响,以期为设施大棚内蚯蚓规模化养殖提供技术参考。结果表明：3种比例的混合基料均可作为蚯蚓的养殖物料;其中,牛粪与玉米秸秆按2∶1比例混合,蚯蚓的繁殖生长情况最好,全年产量最高,为11.75 kg;物料转化为蚯蚓粪的用时最短,为58 d;蚯蚓粪理化性质较好,有机质、速效氮、速效磷、全钾含量和有效活菌数均最高,pH值和砷、汞、铅、铬等元素含量最低,全年产量最高,达0.96 m3。     

利用蚯蚓对不同配比牛粪和玉米秸秆堆肥效果的影响

通过蚯蚓辅助堆肥,探索其对不同配比的牛粪、玉米秸秆堆肥效果的影响。采用F0 (C/N=19.57)、 F1 (C/N=24)、 F2(C/N=28)、 F3 (C/N=32) 4个处理,进行15d高温堆肥处理,再接种蚯蚓,进行45d的蚯蚓辅助堆肥,研究蚯蚓堆肥过程中有机质、 TN、 TP、 TK、大肠杆菌、重金属和发芽率等指标的变化。结果表明：蚯蚓堆肥对F0、 F3作用比较明显,但堆肥时间较长,F1快速充分,F2有机质和TN、 TP、 TK含量较高。     

温度对秸秆厌氧消化产气量及发酵周期影响的研究

温度是影响沼气产气效率和发酵周期的主要生态因子,探索农作物秸秆产气量和发酵周期与发酵温度之间的关系,是解决农村户用沼气原料选择、确定最佳发酵温度和提高作物秸秆资源化利用的效率的关键;本试验通过自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以麦秆、稻秆和玉米秆作为发酵原料,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%的条件下进行批量试验,在25～40℃温度范围内,每5℃设一个温度梯度,研究了不同发酵温度对产气速率、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,建立了回归方程,得出各因素的最优值.结果表明,在一定的温度范围内,3种秸秆厌氧发酵的产气速率的峰值出现的时间和发酵周期是随着温度的升高而缩短,其峰值和产气量是随温度的升高而增加.     

载体对26℃条件下牛粪厌氧处理性能的影响

在26℃低温条件下,采用两步发酵法观察玻璃纤维、尼龙纤维和岩棉对牛粪厌氧处理沼气产量、pH值、总COD去除率的影响。结果表明,添加载体对流动发酵期间的pH值没有显著影响;岩棉载体由于脱落导致较低的沼气产量,玻璃纤维和尼龙纤维载体对沼气产量的影响主要出现在发酵的16～30d,其沼气产量分别比对照提高13.30%和12.75%(P<0.05),在发酵的24～30d,添加玻璃纤维和尼龙纤维使总COD去除率分别提高10.86%和8.83%(P<0.05)。在低温条件下,采用两步的流动发酵可以在一定程度上提高反应器的沼气产量。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

氨氮对牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因丰度及其驱动因子的影响

为探究氨氮浓度对高温厌氧消化中四环素类抗生素抗性基因（Tetracycline resistance genes,TRGs）绝对丰度变化及其微生态机制,设置氨氮浓度为600、1 100 mg·L^-1和1 600 mg·L^-1的牛粪高温厌氧消化体系,分析了TRGs、可移动遗传元件和细菌群落结构的变化特征及三者之间的关系。结果表明：氨氮浓度为600 mg·L^-1和1 100 mg·L^-1时,高温厌氧消化的产气速率和总产气量相似;氨氮浓度为1 600 mg·L^-1时,二者均受到抑制。tetC、tetO、tetQ、tetT和tetX的丰度在不同氨氮浓度条件下均减少,但tetA和tetG的丰度在氨氮浓度为1 600 mg·L^-1条件下增加了1.05倍和1.85倍。不同处理中细菌群落差异明显,TRGs潜在宿主菌的种类和数目均改变。相关性分析表明TRGs潜在宿主菌的差异可一定程度解释TRGs的丰度变化,但tetA和tetG丰度在氨氮浓度为1 600mg·L^-1条件下的增加主要与intI1和intI2的增长有关。综上所述,牛粪中较高的氨氮浓度会增加高温厌氧消化过程中TRGs通过水平基因转移途径增殖的可能性,从而增加TRGs传播的风险。     

温度对生物强化粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响

以化粪池粪便污泥为对象,研究温度在25～45℃条件下,分别投加0.01%的有效微生物(EM)和多功能复合微生物制剂(MCMP)对粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响。结果表明,温度对EM和MCMP强化粪便污泥厌氧消化挥发性固体(VS)的减量有重要影响,分别投加0.01%的EM和MCMP的两试验组的VS的去除率均表现为35℃时最好,45℃时次之,25℃时最差,且各处理间的差异均达到极显著水平(P<0.01)。经过20d反应,35℃时,投加0.01%EM的处理(E-T35)的VS去除率为39.04%,分别比25℃(E-T25)和45℃(E-T45)时高21.57%和6.90%;投加0.01%MCMP的处理(M-T35)的VS去除率为42.04%,分别比25℃(M-T25)和45℃(M-T45)时高20.16%和8.59%。至20d反应结束,两试验组各处理累积产气量大小分别表现为E-T35(14220mL.L-1)>E-T45(11819mL.L-1)>E-T25(7607mL.L-1)、M-T35(17695mL.L-1)>M-T45(9065mL.L-1)>M-T25(7430mL.L-1)。由此可见,EM和MCMP强化粪便垃圾厌氧消化减量并同时提高沼气产量的较佳温度为35℃。