不同外源添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为了研究不同外源添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响,文章在中温36℃±1℃,发酵浓度为20%的条件下,向发酵瓶内分别添加发酵体系干物质5%的活性炭、磁铁粉和灰分,进行厌氧干发酵实验直至产气结束。结果表明,3种添加剂均能缩短猪粪厌氧干发酵的发酵周期;且3种添加剂均可以提升猪粪厌氧干发酵的产气效率,提升效果强弱顺序为活性炭灰分磁铁粉;不同添加剂对猪粪发酵降解过程基本符合一级降解动力学,与Gompertz方程的相关系数R~2均大于0.99,能够用Gompertz方程较好反映不同添加剂对猪粪厌氧干发酵产沼气的降解规律。     

猪粪干发酵出料流动性的研究

物料流动性是影响猪粪干式沼气发酵的重要因素,文章采用流速表征物料的流动性,参考污泥输送流速,并模拟生产规模干式沼气发酵工程,确定猪粪干发酵物料流动的临界流速为6 mm·s~(-1)。以猪粪干式沼气发酵残余物为对象,研究了发酵残余物总固体(TS)含量、出料管管径、出料管进出口高度差对发酵残余物物料流动性的影响。物料下降过程平均流速测试结果表明,TS含量越小,管径越大,高度差越大,流动性越好。TS 18%和TS 19%的物料,在管径75~150 mm的出料管中,在高度差100~800 mm下,都具有流动性。TS 20%的物料,在管径125~150 mm的出料管中,在高度差达到100 mm时,具有流动性;在管径75~100 mm的出料管中,只有在高度差达到300 mm时,才具有流动性。TS 21%的物料,在管径150,125,100,75 mm的出料管中,只有高度差分别达到300,400,600,800 mm时,才具有流动性。TS 22%的物料,在管径75~125 mm的出料管中,在高度差100~800 mm下,都没有流动性;在管径150 mm的出料管中,只有在高度差达到600 mm时,才具有流动性。     

添加蛭石对奶牛粪厌氧干发酵的影响

为了提高奶牛粪厌氧干发酵产气效率和研究蛭石对厌氧干发酵中酸积累的影响,文章尝试添加不同量的蛭石至发酵体系中,总发酵浓度为22%,蛭石添加量分别为总发酵浓度体积的2%,5%,8%。结果表明:添加蛭石在发酵前期能有效抑制VFAs的生成,减轻酸化作用,并且还能加快启动实验和提高产甲烷效果。蛭石最适宜添加量应该控制在5%左右。该研究为蛭石作为添加剂对厌氧干发酵的相关研究提供支持。     

猪粪厌氧干湿发酵产气效率对比

为了对比研究猪粪厌氧干湿发酵的产气效率,文章在中温37℃±1℃,接种物与原料的比例为1∶1的条件下,设置发酵浓度分别为8%和20%进行猪粪厌氧发酵产沼气实验。结果表明:猪粪厌氧湿发酵(发酵浓度为8%左右)的发酵产气周期要比猪粪厌氧干发酵(发酵浓度为20%左右)的更短;猪粪厌氧干发酵的VS产气率以及VS降解率均要高于猪粪厌氧湿发酵,且VS产气率提升了22. 10%;猪粪厌氧干湿发酵降解过程与Logistic方程的相关系数R~2均高于0. 99,Logistic方程可很好的反映猪粪厌氧干湿发酵过程的规律。     

常温条件下猪粪干发酵的启动

在室温(25℃),接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,对高固体浓度猪粪厌氧干发酵过程的启动进行了研究.从第10天开始,挥发酸,氨氮和游离氨达到相对稳定的水平,分别为7.5,4.1,0.28 g·kg-1.整个实验期间反应器内pH为8.05 ～8.23.产气速率从第7天开始达到相对稳定水平(58.1 L· d-1),此时的池容产气率为0.83 m3·m-3d-1,但是温度降低4℃导致产气速率降低35.5％左右.产气成分中CO2和CH4的含量在36小时内出现一个快速增长的趋势,其中CO2在第36小时左右达到峰值56.3％,此时CH4的含量为40.5％.CH4含量第20天左右达到60％,CO2含量低于40％.试验表明,在25℃左右,接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,20天左右能够启动猪粪厌氧干发酵反应器.     

添加猪粪对稻草厌氧消化产气性能的影响

文章以稻草为发酵主原料,考察添加不同猪粪量对稻草厌氧消化产气性能的影响。结果表明,添加适量的猪粪能改善稻草厌氧消化的产气性能,均衡日产气量,避免单一稻草厌氧消化日产气量的大幅度波动;添加大量猪粪不利于混合物料被充分利用产气,而且会造成消化液中氨氮的积累和SCOD值的增加;当添加的猪粪量达到稻草与猪粪的VS比为3∶1时,物料厌氧消化的单位TS总产气量最大,产气量值为310 m L·g-1TS,比单独稻草厌氧消化的单位TS总产气量高4%。     

基于沼气压力调控的厌氧干发酵研究

针对制约厌氧干发酵技术推广应用的传质限制、搅拌能耗高和产气率低等瓶颈问题,文章提出了基于"周期性聚气增压,间歇性喷淋强化传质、定期快速释气泄压"压力调控的干发酵工艺。采用蔬菜废弃物和芦竹秸秆作为混合发酵原料进行中温发酵试验,研究了压力调控下干发酵的产气效果,pH值的变化及原料降解的情况。结果表明:发酵底物浓度为15%时,压力调控组的最大日产气率为62.55 mL·g~(-1)VS,相对其对照组提高了29.64%;经过50 d发酵后累积产气率为820.47 mL·g~(-1)VS,是其对照组的2.09倍;pH值均在7.0~7.69之间波动,运行良好,所产沼气中CH_4含量高达79.12%;其纤维素降解率达30.2%,约为对照组的1.2倍。表明压力调控可促进干发酵直接产出CH_4含量较高的生物天然气。     

麦秸中温厌氧干发酵技术实验研究

本文研究了麦秸秆中温厌氧干发酵过程中的沼气产量和发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量及其与发酵条件的相关关系。实验结果表明,沼气产量随着发酵原料中固体浓度的增加而减少;发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量和发酵原料中固体浓度的关系并不十分明显,但在沼气产量较高的发酵工况下,其发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量较多,为进一步开发秸秆中温厌氧干发酵技术提供科学参考。     

塔式厌氧反应器处理猪粪研究

为了发挥家畜粪便厌氧发酵产甲烷能力,提高反应器在缩短水力滞留期时的甲烷产量及产率,大量的研究对非传统的消化模式进行了探索,并不断改进和发展了厌氧消化装置的结构。其中两步消化工艺将会提高整个过程的效率,提高产气量和改进操作控     

厌氧干发酵混合物料的流动特性分析

将有机生活垃圾与污泥混合作为原料应用于厌氧干发酵中,对条件下的物料进行流动特性分析,利用RV2旋转粘度计测量有机生活垃圾与污泥不同混合比例和不同温度条件下的表观粘度,并绘制相应的流变曲线。结果表明:不同含量的有机垃圾与污泥的表观粘度在发酵前后不同,发酵前后污泥每增加一份其粘度分别增加15.41%,10.26%,而增加一份有机物其粘度分别降低12.79%,6.92%;原料的配比浓度对粘度有较大影响,污泥浓度与其粘度成正比关系,且发酵前的粘度是发酵后的1~3倍;混合物料在温度较低时,粘度值随温度升高而下降的趋势较大,温度较高时,这种趋势变缓;且随着剪切速率的增加表观粘度逐渐降低至最后趋于稳定。该项研究为沼气工程中的设备选型及输送等工作提供了理论参考依据,具有实际的指导意义。     

秸秆厌氧干发酵产沼气的微量元素筛选

为研究微量元素对厌氧干发酵产沼气效果的影响,采用Plackett-Burman试验对7种不同微量元素进行优化筛选,以产气效果为指标,筛选对产气量有重要影响的因子。试验结果表明:微量元素对秸秆厌氧干发酵有明显促进作用,最大产气量为7 922mL,比空白组提高76.1%;显著因子为Ni,Mg,Mo。     

猪粪干式厌氧消化中试试验研究

试验采用牛粪消化液为接种物,在中温(36℃)条件下,对猪粪进行了干式厌氧消化中试试验。结果表明,随着进料量由300 kg·d~(-1)提高到450 kg·d~(-1),系统表现出了较好的稳定性,沼气产量为30~35m3·d~(-1),甲烷含量在57%~62%范围内,含水率下降到81%~82%,VS下降到71%~72%,VS去除率在40%左右,p H值在7.98~8.20范围内,碱度由15000 mg·L~(-1)升高到23000 mg·L~(-1)。随着试验的进行,系统氨氮浓度不断增加,为了防止氨氮抑制情况的发生,从第42天开始对出料进行固液分离,只回流沼渣,最后氨氮浓度稳定在5000 mg·L~(-1)左右,游离氨浓度在750 mg·L~(-1)左右,厌氧消化系统没有出现明显的抑制现象。但就产气情况来看,随着进料量的提高,产气量并没有上升,系统现阶段处于抑制平衡状态。     

沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化的促进作用

为探明沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,该研究以190℃水热炭化制备的猪粪沼渣水热炭(H-190)为研究对象,采用批次发酵实验,探讨H-190添加对猪粪中温(37℃)厌氧消化产气特性的影响。结果表明,TS=4.0%的猪粪中温厌氧消化系统中,添加H-190后系统的平均产气量和产甲烷量分别为313.07和191.35 m L·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了29.81%和26.22%;而TS=8%的体系中,添加H-190后,二者分别为233.59和145.00 mL·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了12.08%和13.39%。添加H-190可提高TS=4%猪粪中温厌氧发酵系统的消化效率,缩短厌氧消化的延滞期,但对TS=8.0%的系统则相反。沼渣水热炭优良的表面特性是缓解猪粪厌氧消化过程中中间代谢物质的抑制、促进微生物间的电子传递、提高系统消化产气和产甲烷的主要原因。该研究对养殖场粪污厌氧消化高效处理具有工程指导意义。     

猪粪干式沼气发酵中试研究

生猪规模化养殖的发展在局部地区产生了大量猪粪,干式沼气发酵作为一种处理猪粪的技术手段,具备不需要稀释、沼液量少、容易等优势。笔者在已有小试的基础上,进行了为期12个月的猪粪连续干发酵中试。每日产气量,每月沼气成分、进出料的TS,VS,pH值,氨氮等指标的监测结果表明,该中试能正常产气,基本能顺利进出料,大多数月份甲烷含量稳定在53%以上,平均容积产气率为0.162 m~3·m~(-3)d~(-1),平均原料产气率为0.112m~3·kg~(-1)TS,pH值稳定在7.8~8.5之间,游离氨浓度在400 mg·L~(-1)以下基本不存在氨抑制问题,具备工程上推广应用的潜力。但是,由于没有升温保温,该中试的产气效率低,且产气不稳定。     

厌氧干发酵反应器中物料流动的数值模拟

当干发酵物料TS5%时,物料符合非牛顿流体特性。运用CFD的方法,对物料在厌氧干发酵反应器中的流动进行数值模拟,得到了物料在反应器中的速度场。保证反应器顶部压力3000 Pa和物料在反应器中的流动周期3天的初始条件,对TS 5.4%,TS 9.1%,TS 12.1%,TS 20%这几种物料在反应器中流动的模拟结果进行对比。保持反应器的高度以及流动边界条件不变,通过改变反应器原始模型的高径比,分析TS20%的干发酵物料在这几种反应器中的流动特性。分析结果表明:在贴近反应器壁面处,物料的流速极低,甚至出现了流动停滞,随着物料TS含量增加,反应器内部物料的平均流速降低,混合效果减弱。随着反应器高径比的增加,反应器的有效体积增大,物料在反应器中的平均流速降低,混合效果减弱。该项研究能够使我们获得发酵设备运行时物料在反应器中的速度场,以及观测出随着物料TS含量和反应器高径比的改变,物料流动状态的改变,可为实际工程中反应器的优化设计和运行效率的提高提供参考依据,对实际工程项目具有一定的指导意义。     

酿酒废糟厌氧干发酵残渣好氧堆肥工艺研究

酿酒废糟是我国白酒生产过程中产生的固体废弃物,由于其高含水率和高有机质等特点,易于腐败变质而不易保存。为促进酿酒废糟资源化利用,采用厌氧干发酵从废糟中回收生物质能,但过程会产生大量的消化残渣难以利用。该研究以厌氧干发酵过程产生的消化残渣为主料并添加辅料(废糟、成熟堆肥和木屑)调节含水率至60%后进行好氧堆肥,评价将其转化为有机肥或土壤改良剂的可行性。好氧堆肥过程共持续37 d,结果表明,pH值由堆肥初始的微酸性快速转变为碱性,之后逐渐下降至中性;电导率从2.64 mS·cm~(-1)逐渐升高至3.05 mS·cm~(-1);水溶性有机碳在堆肥初始阶段快速下降,腐熟后的堆肥水溶性有机碳浓度仅为2,416.50 mg·kg~(-1)(干重);由于堆肥过程硝化作用的增强和NH_3的挥发,NH~+_4浓度不断下降,NO~-_3浓度逐渐增加,堆肥结束时NH~+_4/NO~-_3为0.247;有机物降解主要发生在堆肥过程的初始阶段,堆肥结束时有机物降解率达到20.82%,C/N降至14.87;成熟堆肥的种子发芽指数高达100.89%。和堆肥成熟度推荐指标相比,酿酒废糟厌氧干发酵残渣好氧堆肥能够在较短的时间内达到腐熟。     

脱水生活污泥与秸秆厌氧干发酵工艺参数优化研究

该研究针对目前生活污泥环境污染、资源化利用率低的现状,结合生活污泥高有机质、高氮低碳的原料特征,开展脱水生活污泥与玉米秸秆的混合厌氧干发酵研究,探讨C/N,接种量对厌氧干发酵的影响及其产气规律。试验结果表明:生活污泥与玉米秸秆厌氧干发酵较优的工艺C/N为25,接种量30%,含水率20%,中温35℃,发酵周期30 d,其干物质产气率为193.22 m L·g~(-1)TS,发酵剩余物的重金属含量和养分含量符合《城市垃圾农用控制标准值》(GB8172)要求,实现了脱水生活污泥的无害化处理与资源化利用。     

秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨

秸秆厌氧干发酵研究在中国已有十多年的历史,但由于种种原因至今还没得到大规模推广应用,本文介绍了秸秆厌氧干发酵技术特点和产气机理,系统地阐述国内外秸秆厌氧干发酵技术发展现状、存在问题及发展前景。并提出了解决这些技术难题的办法和秸秆厌氧干发酵规模化发展的模式和建议。     

病死猪与猪粪混合厌氧消化产气性能研究

伴随着生猪养殖规模化、集约化的发展,病死猪无害化处理问题日益突出,利用沼气工程来处理病死猪可以实现病死猪的资源化利用并获得较高的经济效益。文章通过进行病死猪与猪粪混合厌氧发酵的批式试验,探讨了病死猪与猪粪混合厌氧发酵的可行性以及不同的病死猪添加比例、反应温度对混合厌氧发酵产气的影响。结果表明,在反应温度35℃,病死猪添加比例为12%的情况下发酵产气效果最好,最高甲烷含量可达64.72%,总产气量达5310 m L,较猪粪单一发酵提升26%,且单位TS和VS产气量也分别能够提升30%和22%。     

猪粪厌氧消化产气性能与物质流研究

为了探究畜禽粪便在厌氧消化过程中的物质转化效率,文章以猪粪为发酵原料,以沼气站沼液为接种物,通过测定日产气量、总产气量、甲烷含量、TS和VS去除率等数据,借助物质流分析方法,分析了厌氧消化过程在不同时期的气相、液相和固相中的物质转化规律。实验结果表明猪粪厌氧消化累积产气量为18280 mL,其TS和VS去除率分别为40.17%和56.30%,整个厌氧消化过程中的平均甲烷含量和二氧化碳含量分别为62.34%和28.35%。物质流和生命周期评价结果表明碳元素的流向为:生物气35.52%,沼渣56.22%,沼液8.26%;氮元素在的物质流向为:沼液为50.57%,沼渣为49.43%。该研究为猪粪的资源化管理和利用提供了理论依据。