实验室用全混合厌氧反应实验装置结构设计

针对厌氧发酵大型沼气工程当中所应用的全混合厌氧反应器(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR),设计开发了一种模拟厌氧发酵沼气工程运行的实验室用全混合厌氧反应装置,该实验装置包括亚克力发酵罐体、可调速式机械搅拌器、温控水箱、增温水套、电控装置、沼气脱硫罐、脱水罐、气体流量计、集气装置,该装置适用于浓度为6%～10%的畜禽粪便或秸秆等物料厌氧发酵。可在实验室内通过实验验证搅拌速度、搅拌频率、料液浓度、发酵温度和物料停留时间等因素对各种物料厌氧发酵产气效果的影响,为大型CSTR沼气工程项目的方案制定提供参考和依据。     

干发酵过程中气体提升均热技术的实验研究

本实验应用的有机固体废弃物干发酵反应器为"棚—膜—封闭车库槽"组合厌氧反应器,由2个单槽容积为200m~3发酵槽构成。将发酵槽、集气囊、日光棚有机组合在一起,其结构紧凑,减少工程占地,便于保温,便于单体反应器扩大。畜禽粪便与铡切秸秆按一定比例混合进料,送入反应器发酵槽中,进行物料好氧发酵补能增温,为厌氧发酵初期提供温度保障,同时促进物料水解,该过程采用气体提升均热系统向物料通入空气,补充氧气,加快好氧发酵升温,提高发酵产气率。     

超声波振荡机械搅拌卧式沼气厌氧反应器结构设计

针对干清粪畜禽粪便物料浓度高、粘度大、流动性差等特点,设计开发了一种超声波振荡机械搅拌卧式沼气厌氧反应器,该反应器在结构上采用超声波振荡和机械搅拌相结合的方式,可有效解决高浓度物料进料难、传热传质效果差、发酵产气难逸出等问题,为畜禽养殖干清粪无害化处理开辟一条新思路。     

“两相分区一体”对玉米秸秆沼气发酵过程中产气效率的影响

为解决在沼气工程中秸秆利用率低、木质纤维素降解效率低等问题,利用"两相分区一体"新工艺装置,即上部酸化相、下部甲烷相的分段发酵工艺,以玉米秸秆为底物进行沼气发酵,对沼气发酵过程中产气效率各种指标的变化进行研究。结果表明:搅拌提高了"两相分区一体"反应器厌氧发酵的产沼气效率,其中搅拌的反应器日产气量、累积产气量都分别增加650 mL和20.79L,纤维和半纤维素的降解率提高了2.62%和3.74%,且经过搅拌7d后上层酸化相和下层产甲烷相的甲酸、乙酸含量均高于未搅拌的反应器。     

pH值和温度对3种动物粪便发酵生产沼气的影响（英文）

[目的]对动物粪便进行无害化资源化处理。[方法]利用新鲜的牛粪、兔粪和熊粪作为发酵物料,以自行设计的生物反应器研究不同温度和物料起始pH对沼气生产进程和产气量的影响。[结果]牛粪、兔粪和熊粪作为发酵物料均可产生沼气,沼气产量随碳氮比成正相关。发酵物料的初始pH对沼气产生菌的影响十分敏感。调整温度和发酵物料起始pH值对产气周期影响不明显,但可改变产气进程和总产气量。[结论]该研究为动物粪便发酵生产沼气提供了数据依据。     

玉米秸秆分解微生物复合菌剂群落组成及提高沼气产量的研究

为提高农业废弃物混合厌氧发酵中沼气产率,以牛粪、秸秆等固态物料为发酵原料,采用自行设计沼气发酵装置,研究不同菌剂投量(0,100 m L,200 m L,300 m L)对沼气产量变化的影响。结果表明,与未添加菌剂的对照(T1)相比,处理组(T2、T3、T4)总产气量分别提高6.6%、19.6%、16.6%。有效证实添加微生物菌剂有助于提高沼气产量。利用变形梯度凝胶电泳(DGGE),分析复合菌剂群落,结果表明,其中的9个条带的近缘种,只有1株为未可培养菌外,其余已知菌分别归属6个属,从系统发育树可见该复合系有丰富的菌种组成多样性。     

2011年我国秸秆沼气化的碳足迹分析

【目的】研究秸秆沼气化利用过程中温室气体的排放,判断我国沼气事业的发展潜力。【方法】简述了碳足迹的内涵,构建了农作物秸秆产量和沼气潜力的碳足迹模型,确定了标准煤、秸秆直接燃烧、沼气燃烧的碳足迹参数,在此基础上计算了我国2011年的沼气潜力并对秸秆沼气化的碳足迹进行了分析。【结果】农作物秸秆直接燃烧的碳足迹参数为1.31kg/kg,标准煤燃烧产生的碳足迹参数2.63kg/kg,沼气燃烧减少的碳足迹参数为3.1kg/m3。2011年全国的农作物秸秆产量约为9.7亿t,若将其中36.4%的粮食作物、油料作物秸秆进行沼气发酵,则产生的沼气量为1 135.6亿m3,其沼气燃烧能够减少3.5亿t的CO2排放。【结论】秸秆沼气化利用能够明显减少温室气体的排放,其发展潜力巨大。     

沼气物料预处理有哪些好处?

<正>沼气物料一般有农作物秸秆、饲草、树叶、粪便等,秸秆中的木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物如果没有经过处理破坏,容易结壳、影响产气量和产气效率。沼气物料预处理主要有如下作用:1.缩短产气时间。秸秆难于消化,其中的木质素、纤维等很难被分解,因而事先将秸秆用金宝贝沼气物料速     

寒区车库式干法沼气发酵系统的运行试验

针对寒冷地区如何保证沼气越冬生产,且耗能低的问题,研制出一种寒区车库式干法沼气发酵系统,该系统具有良好的增保温和产气性能。并以牛粪和秸秆为原料在环境温度不低于-19.7℃情况下进行了产气运行试验,结果发现整个产气周期物料温度始终维持在51~55℃之间,同一料层每小时温度变化不大于1.4℃,池容平均产气率达到0.83m~3/(m~3·d),产气甲烷体积分数除前2d外都达到55%以上,表明反应器具有良好的增保温性能,较高的池容产气率和较好的产气质量。     

西藏地区沼气发酵反应器的快速启动研究

快速启动沼气发酵反应器对于沼气在西藏地区的推广应用具有非常重要的意义。本文通过改变环境温度、底物成分配比、底物含水率等操作条件研究了不借助菌种快速启动沼气反应器的方法。结果表明,以新鲜猪粪为原料,控制温度为25℃以上可以在1 d内产气,并且底物中新鲜猪粪与剩菜叶的干物质比为2∶1时有利于产气,而猪粪与泔水及猪粪与秸秆的混合物则不利于产气。对沼气反应器最佳启动条件下的产气监测分析表明,所产沼气量以及沼气中的甲烷浓度都可达到沼气生产要求。     

1995—2014年中国农作物秸秆沼气化碳足迹分析

通过构建农作物秸秆沼气化利用潜力估算模型和秸秆沼气燃烧的碳足迹模型,对1995—2014年中国主要农作物秸秆资源量、秸秆沼气化潜力及其温室气体减排潜力进行计算,并分析了标准煤燃烧、秸秆直接燃烧及秸秆沼气燃烧的碳足迹,揭示了秸秆沼气化的减排效果。研究结果表明:1)1995—2014年秸秆资源量(含田间秸秆和加工副产物)年均值为7.55亿t。2)秸秆沼气化潜力巨大,若将其中37.5%的农作物秸秆沼气化,平均每年可产1 188.9亿m~3沼气,可替代约0.85亿t的标准煤。3)与秸秆直接燃烧碳足迹相比,秸秆沼气燃烧碳减排效果明显,1995—2014年秸秆沼气燃烧的碳足迹年均减少2.08亿t(CO_(2eq)),较秸秆直接燃烧减排46.8%。秸秆沼气化利用能够明显减少温室气体排放量,发展潜力巨大。     

基于搅拌设备的农业生物反应器内部流动分析

为了对侧入式搅拌的农业生物反应器内的流动情况进行研究,采用计算流体力学方法,以某示范工程的主体农业生物反应器为对象,利用Fluent软件对在搅拌设备作用下的反应器内部流动进行数值分析,揭示其流动规律。结果表明,搅拌设备主要使反应器内的物料沿叶轮轴线方向向前运动;接近反应器底安装的搅拌设备有助于防止池底固体颗粒沉积,可对反应器中介质进行均质处理。     

农作物秸秆产沼气研究进展与前景

农作物中的秸秆沼气技术是沼气工程中的重要工程,这些年来也在不断发展。秸秆沼气的发展不仅可以实现废物利用,还可以解决粪便作为原料中的产气不平稳等问题。通过对秸秆沼气的研究从原料的处理以及厌氧工艺的控制跟反应器的不同类型等问题进行全方位的阐述,进而展望沼气中的高效处理原料的方法。     

秸秆中温厌氧发酵产沼气研究

为解决秸秆焚烧难题,实现秸秆资源的高值化利用,采用玉米秸秆为主要发酵原料,添加泥炭进行中温厌氧发酵产沼气实验,研究了原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵的影响,分析了玉米秸秆高值化利用的沼气发酵途径。研究结果表明:原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵均有显著影响,玉米秸秆与泥炭的配比为7∶3、接种量50%、起始pH7.5、在35℃下的发酵产沼气,沼气日产气量达到最大值227.5 m L,总产气量最高为3 193.3 m L。秸秆与泥炭混合,其中所含大量纤维素及半纤维素适合微生物的生长,能为沼气发酵提供丰富的碳素营养;沼气发酵前后原料中纤维素和半纤维素的降解程度比较大,发酵前后纤维素由28.60%降到9.32%,半纤维素由27.67%降到1.51%。     

搅拌强度对“两相分区一体”沼气发酵工艺产气效率的影响

为探讨纤维素原料沼气发酵中立式发酵罐易形成浮渣、进料量多容易酸败等瓶颈问题的解决途径,开发了高径比为3.5的"两相分区一体"新工艺装置,对新鲜及青贮玉米秸秆的发酵体系中上部酸化相、下部产甲烷相在微搅拌和每日定时强搅拌2种工艺下的产气效率和各种发酵参数进行了动态测定。结果表明,微搅拌条件下的原料产甲烷潜力高于强搅拌;2种搅拌强度下,鲜秸秆的产甲烷潜力均高于青贮秸秆。在立式反应器中,挥发性有机酸(VFA)质量浓度、可溶性化学需氧量(SCOD)、pH及产甲烷菌和细菌的数量上下明显分层,形成鲜明的"两相分区一体"发酵体系,实现了在同一空间的不同区域分别行使着分解产酸和产甲烷的2种功能。     

不同氮源和金属离子对玉米秸秆发酵产沼气的影响

[目的]用自行设计的厌氧发酵装置,以玉米秸秆粉末作为发酵物料,探究在中温条件下添加不同氮源和金属离子对沼气产生过程及产生量的影响.[方法]用排水集气法收集产生的气体量,用点燃法来测定沼气产量.[结果]碳酸氢铵、尿素和酵母浸粉对沼气产量均有提升作用,其中碳酸氢铵为最佳氮源,磷酸二氢铵对沼气产生有抑制作用;物料中添加NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2后,对提高沼气产量效果明显,其中,以添加NaCl效果最好.[结论]单纯以玉米秸秆作为发酵物料来生产沼气不利于产甲烷菌群的生长发育,通过添加外源氮源来降低物料组成的碳氮比可以提高沼气产量;在保持适宜的碳氮比条件下,添加适宜适量的电解质可以显著提高沼气产量;产甲烷菌群对NaCl和KCl有较高的耐受性,NaCl不仅可以显著提高沼气产量,而且可缩短产甲烷菌群的产气启动时间,从而缩短产气周期.     

不同氮源和金属离子对玉米秸秆发酵产沼气的影响（英文）

[目的]用自行设计的厌氧发酵装置,以玉米秸秆粉末作为发酵物料,探究在中温条件下添加不同氮源和金属离子对沼气产生过程及产生量的影响。[方法]用排水集气法收集产生的气体量,用点燃法来测定沼气产量。[结果 ]碳酸氢铵、尿素和酵母浸粉对沼气产量均有提升作用,其中碳酸氢铵为最佳氮源,磷酸二氢铵对沼气产生有抑制作用;物料中添加NaCl、KCl、Mg Cl_2和CaCl_2后,对提高沼气产量效果明显,其中,以添加Na Cl效果最好。[结论]单纯以玉米秸秆作为发酵物料来生产沼气不利于产甲烷菌群的生长发育,通过添加外源氮源来降低物料组成的碳氮比可以提高沼气产量;在保持适宜的碳氮比条件下,添加适宜适量的电解质可以显著提高沼气产量;产甲烷菌群对Na Cl和KCl有较高的耐受性,NaCl不仅可以显著提高沼气产量,而且可缩短产甲烷菌群的产气启动时间,从而缩短产气周期。     

江苏沿海地区推广秸秆沼气技术存在的问题及对策

厌氧微生物直接对秸秆的降解消化能力较弱,用于沼气生产必须经过一个完整的原料预处理过程。秸秆不具有流动性,进出料困难,生产沼气需增加菌剂、氮素、揉切等多项技物支出,成为制约盐城市秸秆沼气发展的问题。通过成本测算和分析,重点提出了科学规划、实施沼气标准化并大力开展自主创新(包括联户供气工程、自研菌剂、引进新型反应器)等对策,为指导江苏省沿海地区秸秆沼气技术更大范围的推广提供了新的视角和依据。     

热风炉辅助加热沼气系统研究

设计了热风炉辅助加热沼气系统,该系统采用太阳能温室与热风炉辅助加热。运行试验结果表明,该系统池容平均产气率达到0.77 m3/(m3·d),沼气热值是25.38 MJ/m3,发酵液SS去除率为88.75%,BOD去除率为82.19%,COD去除率为82.46%,既促进了农村大量秸秆等废弃物的资源化利用,又解决了北方地区冬春季沼气池发酵温度低、产气率低等问题,成本低、效益高。     

山东省主要农作物秸秆肥料化及沼气化利用分析

农作物秸秆不合理利用不仅会造成大量资源浪费,而且直接焚烧产生的温室气体严重破坏大气环境.本文对山东省2017年17个地级市农作物种植情况进行统计,概算出山东省主要农作物的秸秆资源总量.评估秸秆肥料化对于补充土壤N、P、K及有机质含量的效果;构建秸秆沼气化利用及碳排放数学模型,计算秸秆沼气化潜力,对其燃烧利用后的碳排放量进行评估,为秸秆沼气化碳减排工作提供参考依据.结果表明,山东省2017年秸秆资源总量为6 433.66×104t,肥料化还田的秸秆养分可替代64.77×104t的尿素,34.16×104t的过磷酸钙和81.02×104 t硫酸钾,可补充土壤有机质835.50×104t;秸秆沼气化潜力为17 288.25×105 m3,折合标准煤1.23×106t,较秸秆直接焚烧减少240.43×104t碳排放量.