不同处理秸秆中温厌氧发酵的产气效果

采用三组试验来比较相同干物质量的鲜秸秆、干秸秆、青贮秸秆中温(35℃)厌氧发酵的消化率和产气性能。结果表明:青贮秸秆、鲜秸秆、干秸秆三种物料经35℃中温发酵后,产气量分别为4121 mL,2953 mL,1573mL,说明经青贮预处理过的秸秆产气性能明显提高,产气量较其他两个试验组高,产气启动时间也略为缩短,表明青贮法预处理可以有效提高厌氧消化效率和产气量。     

预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响

在中温(35℃)条件下,分析了不同预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵过程中产气特性的影响,比较了厌氧发酵前、后水稻秸秆组分变化的情况,结果表明:氨化预处理的秸秆产气量最大,VS(挥发性固体)产气量达到356.80 mL/g,比对照组高11.70％;各组甲烷质量分数的最大值均达到了70％以上,甲烷含量差异不显著;水稻秸秆厌氧发酵后的木质纤维素含量均呈现下降的趋势,木质纤维素的降解率与产气量成正比,氨化后的水稻秸秆与原水稻秸秆相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为28.49％、51.73％和7.13％.     

不同粒径稻草的漂浮特性和厌氧发酵产气性能研究

为提高稻草厌氧发酵产甲烷效益,试验采用批式厌氧消化,研究了不同粒径稻草(40目,20目,10目和5目)的漂浮特性和厌氧发酵性能,对其在厌氧消化过程中的产甲烷性能、粉碎能耗、经济效益以及失水漂浮层变化规律进行分析。结果表明:5目稻草的产甲烷性能和经济效益最好,50 g TS负荷下消化50 d后单位VS产气量为238. 47 mL,分别比40目,20目和10目的稻草高出了11. 40%,20. 09%和9. 96%。5目稻草的挥发性固体VS的去除率和纤维素降解率分别为68. 65%和59. 77%,均优于其他粒径的稻草。稻草粉碎能耗与粒径负相关,5目稻草的耗电量为42 k Wh·t~(-1),分别比40目,20目和10目稻草的耗电量降低了81. 74%,61. 82%和40. 00%。每吨5目稻草产甲烷净收益为259. 1元,比40目,20目和10目稻草的净收益分别高出了228. 93%,66. 36%和23. 26%。在产气高峰期时各试验组失水漂浮层在12 h内达到峰值,随后逐渐下降,而在发酵末期漂浮层厚度增加速率变得十分缓慢。40目稻草形成的失水漂浮层厚度最小且不稳定。本研究提供了一种经济性较优的稻草粒径,对于合理安排搅拌频率、降低能耗成本提供了一定的数据支撑。     

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.     

接种物浓度对厌氧发酵产气特性影响的研究

接种物浓度是影响厌氧发酵产气速度和产气量的重要因素。为此研究了在物料浓度一定的情况下，不同接种物浓度对反应器启动、COD去除率、产气量及产气速度的影响。研究表明：在接种物浓度为6％、物料浓度与接种物浓度之比为1：1的情况下，反应器启动速度快，COD降解率和产气量都相对较高，平均产气速度怏。     

三种秸秆在不同温度下发酵产气特性研究

以油菜秸秆,小麦秸秆和玉米秸秆作为发酵原料,采用批式发酵工艺,以10℃为梯度,分别在常温(15℃,25℃)、中温(35℃,45℃)和高温(55℃)下,进行厌氧发酵潜力及产气特性的研究.实验结果表明,油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆仅经简单粉碎预处理后,即可进行沼气发酵;油菜秸秆的发酵潜力低于其他两种秸秆,且油菜秸秆产气曲线出现明显次波峰.随着温度的升高,秸秆的产气速度和发酵潜力逐渐增加,玉米秸秆在45℃下发酵潜力达到最大(0.56 L·g-1 TS).经试验初步证明,45℃下高温菌种占主导地位.     

玉米秸秆厌氧消化产气特性研究

为了探究不同地区玉米秸秆在厌氧消化过程中的产气特性,文章以吉林省的玉米秸秆为发酵原料,采用实验室自制的批量式发酵装置,在恒温35℃±1℃的条件下,对其产气特性及木质纤维素含量变化与厌氧消化之间的关系进行分析,并与云南省的玉米秸秆厌氧发酵情况进行对比。结果表明:吉林省玉米秸秆的产气潜力要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的产甲烷潜力要高于云南省玉米秸秆;两种玉米秸秆发酵前后的有机质含量均发生变化,且产气潜力与半纤维素含量变化呈正相关,与木质素含量变化呈负相关;吉林省玉米秸秆的粗脂肪和粗蛋白降解率要低于云南省玉米秸秆,但吉林省玉米秸秆的能源转化率要高于云南省玉米秸秆。该试验结果不仅阐明了玉米秸秆的主要组成成分与厌氧消化性能间的关系,同时也对玉米秸秆厌氧消化的合理开发和生物能源化利用提供依据。     

不同处理方式的作物秸秆田间腐解特性研究

采用尼龙网袋法,结合热重分析,研究玉米和大豆秸秆在3种试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的腐解率和组分变化,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,腐解前期0~20 d作物秸秆腐解20%以上,20~120 d腐解率无明显变化,120 d后继续腐解至60%~70%,大豆秸秆前期较玉米秸秆腐解快。热重分析得出,玉米秸秆在腐解期间(20~45 d)会产生TG曲线上200~300℃阶段的失重(20%~30%),腐解后期,大豆秸秆在300~400℃的失重百分比高于玉米秸秆,TG-DTG曲线在600~700℃阶段的失重量到腐解末期(300 d)均为6%左右,随着腐解的进行,固定碳和灰分百分比上升至40%。作物秸秆的腐解率、组分百分比在不同处理间(新鲜与干燥处理、大豆秸秆与玉米秸秆处理、加氮与未加氮处理)差异显著(P0.05),在3个试验地之间则无明显差异(P0.05),腐解率、固定碳与土壤温度和降水量都呈极显著正相关,挥发分与土壤温度、降水量呈显著负相关(P0.05)。玉米和大豆秸秆还田有增加土壤碳含量的作用,作物秸秆种类、碳氮比、干湿程度以及土壤温度、降水条件都会影响作物秸秆在土壤中的腐解率和组分变化。     

不同预处理对茶树叶厌氧发酵产气的影响

文章以茶树叶为发酵原料,厌氧活性污泥为接种物,在接种量为25%,配料TS浓度为7%和恒温35℃下,研究了纤维素酶预处理、高温蒸煮处理与Na OH预处理3种预处理方法对茶树叶厌氧发酵产气性能的影响。试验数据经过改Modified Gompertz模型处理,获得相应的厌氧消化动力学参数(最大累积产气量、最大产气速率和滞留时间),并计算出TS和VS评价指标。分析结果表明:经纤维素酶与Na OH预处理可以不同程度提高产气能力,并缩短发酵启动时间。Modified Gompertz模型拟合不同预处理茶树叶厌氧发酵累积产气量随时间变化具有较好相关性,拟合结果中质量分数4%的Na OH预处理茶树叶产气效果最好,发酵累积产气量2860 m L,最大产气速率127.9m L·d-1,总固体产气率、挥发性固体产气率分别为109.58 m L·g-1,116.73 m L·g-1,优于其他实验组与对照。因此,碱处理可能成为今后茶树叶沼气工程较理想的预处理方法。     

能源草单独厌氧发酵产气性能研究

以柳枝稷、荻和杂交狼尾草为原料,采用批式中温厌氧消化工艺,研究不同能源草的原料特性及厌氧发酵性能。研究结果表明:不同能源草品种其原料特性和产气性能差别较大,并且这种差别与能源草的生长阶段有关。这几种能源草发酵过程中的平均甲烷含量为51%~52%,产甲烷率为214~288 mL·g-1VS,其中杂交狼尾草的产气率要高于柳枝稷和荻,其挥发性固体的最高产气率和产甲烷率分别为552 mL·g-1VS和288 mL·g-1VS,比柳枝稷的产气率和产甲烷率分别高24%和26%。该研究可为筛选适宜厌氧发酵的能源草品种提供参考。     

优选适宜边际土地栽培的高产能源作物及其厌氧发酵产气潜力研究

为保障大型沼气工程充足的发酵原料供给、促进山东胶东半岛区域边际土地生物质原料生产,文章从能源作物生物质量(干重)、生物质产气潜力等两个方面考虑,选择了狼尾草、能源玉米、甜高粱这3种作物的8个品种在胶东半岛的蓬莱地域边际土地上进行种植,通过测定8个品种的生物质产量、产气潜力等相关指标进行检测、分析,结合边际土地的栽培条件,综合评价分析选择出生物质产量(干重)高、产气潜力大的能源作物品种。结果表明:在蓬莱地域边际土地上的生物质量(干重)以能源玉米(先玉335品种)最佳,其次是甜高粱(中能品种),多年生狼尾草,生物质量(干重)分别为33.5 t·hm~(-2)y~(-1),33.0 t·hm~(-2)y~(-1),30.5 t·hm~(-2)y~(-1);沼气产量是以甜高粱(中能品种)最佳,其次是能源玉米(先玉335品种)和多年生杂交狼尾草,其沼气(CH_4 60%)产量分别为:10509.7m~3·hm~(-2)y~(-1),6589.6 m~3·hm~(-2)y~(-1),6188.5 m~3·hm~(-2)y~(-1)。其中多年生狼尾草在蓬莱地域栽培以扦插为主,用工较多,不适合在蓬莱地域大规模种植。甜高粱(中能品种)和能源玉米(先玉335品种)适合大规模种植为规模化沼气工程提供充足的发酵原料;同时提高了胶东半岛区域边际土地的利用率,获得良好的边际土地应用潜力。     

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。     

不同浓度和温度下猪场粪水厌氧发酵产气特性及能效分析

该研究以养殖场新鲜猪粪为原材料在不同温度(15℃,20℃,25℃,30℃和35℃)和不同TS浓度(3％,4％,5.5％,7％和8％)条件下进行产气特性研究及效能分析.结果表明15℃～35℃平均池容产气率分别为0.121,0.605,0.615,0.906和 1.065 L·L-1d-1,甲烷含量分别为42.25％,49...     

启动模式对水稻秸秆厌氧发酵稳定性及产气效率的影响

秸秆厌氧发酵是实现农业废弃物能源化利用，支撑农业固碳减排的重要途径。但是，秸秆的高负荷发酵通常会导致系统酸化，影响发酵稳定性。研究以驯化的厌氧污泥为接种物，在不同物料浓度(5%、7%和9%TS)下，研究了一步启动(OSS, one-step startup)和逐级提升启动(SIS, stepwise-increasing startup)两种模式对秸秆中温(35℃)厌氧发酵效率及稳定性的影响。结果表明，两种启动模式均可正常启动秸秆厌氧发酵过程，水解阶段OSS组趋向于丙酸型发酵，但SIS组可维持稳定的乙酸型发酵，丙酸和乙酸降解效率高，挥发性脂肪酸最高累积浓度仅为OSS组的18.4%～40.3%。56 d发酵过程中，所有实验组均稳定产甲烷；与OSS组相比，逐级提升启动对较低物料浓度(5%和7%TS)的产气率无显著影响，但9%TS实验组的TS产气率显著提升。高通量测序结果显示，Sphaerochaeta,Proteiniphilum和Bacteroidales是OSS组中的优势细菌，vadinBC27 wastewater-sludge group和Synergistaceae是SIS组的优...     

不同添加剂对青贮玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响

农作物秸秆是沼气生产的主要原料,但因其季节性收获特点,必须合理储存才能为沼气全年生产提供高质量原料。为探索不同储存条件下青贮玉米秸秆的产沼气潜力,文章研究比较了干黄秸秆(DC)、青贮秸秆(无添加剂,ME)和3种添加剂青贮秸秆(纤维素酶CB、布氏乳杆菌LB、异常毕赤酵母PA)在中温(37℃±1℃)条件的厌氧发酵特性和产沼气性能,并通过修正Gompertz模型比较产沼气潜力。结果表明,各青贮组的产气量及产甲烷量有所不同,但在整体上青贮对玉米秸秆产气特性的保存有积极作用。青贮过程并没有降低玉米秸秆的厌氧消化产气特性,甚至在产气和产甲烷等方面还略有提高。通过Gompertz方程的拟合,CB组最大产气量约为176.10 L,最大产甲烷速率约为6.38 L·d~(-1),延滞期约为12 d,厌氧消化试验综合效果最佳。     

石墨强化牛粪高浓度厌氧发酵产气性能研究

为了研究石墨对高浓度厌氧发酵性能的影响,以牛粪为原料,温度为36℃±1℃,VS浓度为10%,接种物为30%,加入不同浓度及粒径的石墨进行高浓度厌氧发酵产沼气实验。结果表明：石墨添加量为0.75 g·L^-1的VS沼气产率最高,比对照组提高了9.02%,VS去除率比对照组提高了8.22%;石墨粒径为325目的VS沼气产率最高,比对照组提高了6.39%,VS去除率比对照组提高了9.5%。通过动力学模型对实验数据进行拟合,修正的Gompertz模型相关系数在0.99以上,Logistic模型的相关系数在0.98以上,两种动力学模型均能够较好的反应石墨的添加对牛粪高浓度厌氧发酵产气的降解规律,为石墨作为添加剂对牛粪高浓度厌氧发酵的产气性能影响提供数据支撑。     

钝化剂对猪粪厌氧发酵产气特性及重金属含量的影响

为了减少重金属污染,文章在猪粪厌氧发酵过程中添加钝化剂,探讨钝化剂对甲烷含量、重金属含量的影响,以期为减少重金属污染提供有效途径。笔者选用钝化剂种类、钝化剂浓度及温度3个因素,每个因素取3个水平,采用正交设计的方法,对猪粪进行厌氧发酵。结果表明:影响猪粪厌氧发酵甲烷含量的因素主次顺序为:钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,甲烷含量最高的处理为采用7.5%浓度的活性炭钝化剂,在35℃条件下反应的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Cu含量的因素主次顺为:温度、钝化剂种类、钝化剂浓度,Cu含量减少最多的处理为温度为25℃,5%浓度粉煤灰钝化剂的处理组合;影响猪粪厌氧发酵后重金属Zn含量的因素主次顺为钝化剂种类、温度、钝化剂浓度,Zn含量减少最多的处理为:5%浓度的粉煤灰钝化剂,温度为25℃的处理组合。猪粪厌氧发酵后,各组试验中沼渣中重金属含量均降低,沼液中重金属含量均增加,大多数组重金属总的含量减小。     

沼液回流对牛粪厌氧发酵产气特性及其动力学的影响

在中温条件(37±1)℃下采用连续搅拌反应器(CSTR)研究了沼液长期回流对牛粪厌氧发酵过程中产气特性及其微生物动力学的影响,对不同有机负荷下发酵罐运行参数的动态变化进行了持续监测,并进行了相关的动力学分析。结果表明:在水力停留时间为40 d,有机负荷为3.0 g/(L·d)的条件下,将50%的沼液进行回流时,能够提高基质产甲烷率,促进厌氧发酵系统中微生物的合成代谢,但由于难降解物质累积,传质效果降低仍使得回流组日产气量及甲烷产量呈下降趋势,处理组的沼气容积日产气量从1.07 L/L逐渐降至0.83 L/L,降低了22.4%。沼液回流引起了p H值、NH+4-N、溶解性化学需氧量(SCOD)等指标的升高,但未达到抑制水平。回流导致牛粪厌氧发酵产气量下降的最主要因素可能是由于粘度从50 m Pa·s迅速升高至116 m Pa·s而引起的传热传质阻力变大。在以牛粪为原料的沼气工程应用沼液回流工艺时需要合理选择回流比例或在回流前对沼液进行适当的处理来保证工程的长期稳定运行。     

秸秆动态厌氧发酵影响因子研究

文章以玉米秸秆为例,研究了搅拌和进出料方式对秸秆厌氧发酵产气潜力的影响。结果表明,对于顶部进料动态厌氧消化装置,适当搅拌可以显著增加产气量,平均池容产气率比不搅拌反应器提高了65.4%。相对于底部进料,"顶部进料-搅拌"方式并没有表现出运行优势,其池容产气率仅提高了2%,并且表现出出渣困难。研究还表明,底部进料方式下秸秆高温(52℃±1℃)动态厌氧消化运行的最高有机负荷为4.71 kg TS·m~(-3)d~(-1)左右,产生的沼气中甲烷含量恒定在45%~47%之间。     

外源重金属对猪粪厌氧发酵产气特性的影响北大核心

文章针对当前畜禽粪便中重金属含量较高的问题,研究外源添加重金属对厌氧发酵的影响,旨在为我国沼气工程的健康、稳定运行提供一定的科学依据。以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,通过监测沼气产量及甲烷含量,研究外源添加重金属Cu,Zn,Cr对猪粪厌氧发酵产气特性的影响。通过试验研究,得出如下结论:在添加外源重金属Cu和Cr的沼气发酵中,随着发酵反应中重金属Cu含量增大总产气量减少,甲烷含量降低;在添加外源重金属Zn的沼气发酵中,外源Zn可促使产气高峰提前,可提高甲烷含量。