不同预处理对颗粒污泥利用厨余物产氢性能的影响

[目的]介绍不同预处理方法对提高厌氧颗粒污泥利用餐厨余物产氢能力的影响。[方法]分别用热处理法、微波处理法和甲烷抑制剂法对产甲烷厌氧颗粒污泥进行预处理,在产气高峰测定气体成分,终止反应后测定反应物中有机酸成分以及脱氢酶活性等生化指标。[结果]3种预处理方法对提高产氢效率均有很好的促进作用。热处理的最适条件为:在121℃处理15～20 min或80～100℃处理30 min,氢气含量可达54%;微波处理的最适条件为:微波功率70 W,处理时间6 min,H2含量可达50%左右;甲烷抑制剂(BES)处理的最适条件为:BES剂量1.0 g,氢气含量可达45%。[结论]热处理是一种较为理想的预处理方法。     

起始pH对秸秆与污泥混合发酵产氢产甲烷的影响

采用批式发酵试验,秸秆与污泥分别经碱预处理后混合作为发酵底物,在起始pH为4.0、5.5、7.0、8.5、10.0和11.5下两相厌氧发酵,探讨不同起始pH值对混合发酵产氢产甲烷的影响。试验结果显示,不同起始pH值的氢气产率间具有显著差异性。在起始pH5.5时,得到最大氢气产率32.0 mL·g-1-VS,产生的总能量为9.16 kJ·g-1-VS。在起始pH11.5时,产生的总能量最高,为9.36 kJ·g-1-VS。在产氢发酵阶段,微生物主要利用的是秸秆预处理后溶出的溶解性碳水化合物。两相厌氧发酵产氢产甲烷产生的能量,是单相厌氧发酵产甲烷产生能量的1.4~1.6倍。     

两相厌氧消化反应器设计及启动方法

本文设计应用UASB和EGSB 2种反应器进行串联耦合处理猪粪废水。由于产氢产乙酸菌和产甲烷菌繁殖特性的差异性,传统的厌氧消化工艺并不能使其发挥各自的优势。两相厌氧消化工艺可以使2个反应在各自最适宜的环境内进行厌氧发酵,由于产氢产酸和产甲烷2个阶段相互独立,故酸化反应器具有一定的缓冲作用,能够缓解冲击负荷对后续产甲烷反应器的影响,可以提高厌氧消化的反应效率。试验设计的目的在于将产氢气与产甲烷两相耦合起来,并探讨运行参数对猪粪两相厌氧消化的影响,同时为两相厌氧工艺的实施提供参考。     

活性炭对秸秆和猪粪混合厌氧发酵产生物甲烷的影响

为提高水稻秸秆与猪粪田间混合厌氧发酵产生物甲烷的效率,研究在中温（35±1）℃下模拟田间厌氧发酵条件活性炭对厌氧发酵产生物甲烷的影响。试验分别设置了活性炭添加量为发酵基质质量的0%、1.0%、2.0%、3.0%、6.0%、8.0%等6个处理水平,测定了各处理的生物甲烷产气量和秸秆降解的变化。结果表明,活性炭的添加能加快秸秆和猪粪混合厌氧发酵进程,缩短停滞时间,提高产甲烷峰值;活性炭的添加对秸秆和猪粪混合厌氧发酵生物甲烷的产量有显著影响。随着活性炭添加量的增加,生物甲烷的累计产量呈先增加后减少的变化,以2%和3%活性炭添加量的生物甲烷的累计产量最高,分别比对照提高了29.29%和28.04%;活性炭的加入还有利于混合厌氧发酵系统水稻秸秆纤维素和半纤维素的降解。在活性炭添加量为3%的条件下,总木质纤维素降解率达到29.57%,纤维素和半纤维素降解率分别为45.35%和34.09%,分别比对照提高了125.73%、122.00%和128.33%。表明适量活性炭的添加能加快水稻秸秆和猪粪混合厌氧发酵进程,提高厌氧发酵系统甲烷的产率和秸秆的降解率。     

碱预处理稻秆与猪粪混合厌氧发酵特性研究

采用不同浓度的Na OH对稻秆进行预处理,对碱处理的糖化效果、作用机制以及对混合厌氧发酵产甲烷的影响进行了研究。结果表明:当NaOH溶液浓度为1.5%(W/V)时产还原糖质量分数最高,达到71.6 mg·g~(-1)稻秆,远高于对照组(P0.01);扫描电镜(SEM)分析发现预处理后稻秆结构松散,细胞壁松弛,外壁比表面积增大,生物可利用性增加;傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和同步热分析仪(TG)分析均发现,NaOH预处理改变了稻秆的结构特征,木质素和半纤维素含量发生了变化;采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)对预处理稻秆及其与猪粪混合发酵产甲烷特性进行了分析,发现经1.5%NaOH预处理的稻秆中温厌氧发酵累积产甲烷量为327.10 m L·g~(-1)VS,远高于对照组稻秆的产甲烷量(P0.01);将经1.5%Na OH处理后的稻草秸秆与猪粪进行混合厌氧发酵,累积甲烷产量达到了340.95 mL·g~(-1)VS,比未处理稻秆猪粪混合组的272.23 mL·g~(-1)VS提高了25.24%(P0.01),比单一碱处理稻秆组提高了4.23%(P0.05)。研究结果表明1.5%Na OH预处理能够有效改善稻秆纤维结构,提高其与猪粪混合厌氧发酵的产甲烷效率。     

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。     

NH4^＋浓度对有机废水厌氧发酵产氢的影响

[目的]利用人工有机蔗糖废水通过厌氧发酵产氢气,考察水体中NH4＋浓度（0～8 000 mg/L）对厌氧发酵产氢的影响。[方法]分析废水中糖降解速率,比产氢率和产氢率。[结果]结果表明当NH4＋浓度在1 200～2 400 mg/L时,对微生物的厌氧发酵产氢是有利的,但当NH4＋浓度大于4 800 mg/L时,对厌氧发酵产氢有明显的抑制作用,其中对其发酵液相产物也有明显的影响。     

杨树叶与猪粪混合发酵产沼气研究

[目的]探讨杨树叶与猪粪混合发酵生产沼气的效果,为落叶资源循环利用提供新途径.[方法]将杨树叶堆沤后,与猪粪按照不同比例(1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1)混合,于35℃下发酵,分析不同原料配比对沼气产量、所产沼气中甲烷含量及沼液pH的影响,并对初始pH进行优化.[结果]纯杨树叶发酵的总产气量和总固体(TS)产气率较低;添加猪粪混合发酵后,总产气量和TS产气率随猪粪添加量的增加而大幅提高,其中以叶粪比1∶2最高,总产气量和TS产气率分别为7338mL和262 mL/g,且比纯猪粪发酵的TS产气率提高了10.1%,沼气中甲烷含量略高,发酵至第7d超过50.0%,发酵pH较稳定.初始pH设为7.50~8.00最适合沼气产生.[结论]杨树叶不宜作为单独原料进行发酵,以1∶2比例混合猪粪进行发酵产沼气的效率最高,且可提高杨树叶的利用率.     

棉花秸秆厌氧发酵制氢研究

为获得可再生清洁能源氢气,以棉花秸秆为发酵产氢底物,污水处理厂活性污泥为产氢菌源,通过厌氧发酵产生可再生能源氢气。主要研究发酵底物质量浓度、发酵初始pH、预处理盐酸和氢氧化钠的浓度对棉花秸秆产氢性能的影响,同时探讨棉花秸秆发酵产氢气的类型。结果表明:底物质量浓度为10g/L,初始发酵pH为7.0时,用0.4mol/L盐酸在90℃下浸泡棉花秸秆2h,底物发酵产氢潜势最高,其累积产氢量为76.78mL/g,最大平均产氢速率为4.79mL/(g·h),混合气中氢气摩尔分数达63.38%,棉花秸秆产氢类型为乙醇型发酵产氢。     

温度与pH对静态厌氧发酵产甲烷的影响

[目的]筛选静态厌氧发酵产甲烷的最佳试验条件.[方法]自行研制甲烷厌氧发酵装置生物反应器,以牛、兔和熊的粪便为发酵物料,对甲烷产生的最适温度、物料发酵初始pH以及物料的初始碳氮比对甲烷产生的影响进行研究.[结果]发酵温度为35℃,物料的初始pH为7时可获得最大的甲烷产量,牛粪的碳氮比最适合发酵产甲烷气.改变发酵温度和物料初始pH对总产气量有影响,但对发酵周期影响不大.[结论]该研究可为利用家畜粪便制造沼气提供理论依据和参考.     

粒度对高木质纤维素厌氧发酵产气特性的影响

[目的]探讨奶牛粪便厌氧发酵的最佳粒度.[方法]采用可控恒温厌氧发酵装置,研究不同粒度下奶牛粪便的厌氧发酵情况.[结果]粒度对奶牛粪便厌氧发酵各指标影响是明显的,60目和80目的奶牛粪便在厌氧发酵过程中累积产气量、TS产气率及原料转化率、VS去除率和木质纤维素降解率明显高20目和40目,60目和80目的TS产气率及原料转化率没有明显差别,意味着并不是粒度越小越有利于厌氧发酵原料的转化.[结论]对于奶牛粪便厌氧发酵,60目是最佳的粒度.     

貂粪沼气发酵产气潜力研究

[目的]研究不同料液比对貂粪沼气发酵产气效果的影响,为以貂粪为原料进行沼气发酵及貂粪的多样化处理提供参考。[方法]以貂粪为原料,沼液为接种物,35℃恒温厌氧发酵,比较不同料液比对貂粪产气效果的影响。[结果]试验表明,发酵料液配比为1∶2时,貂粪更易降解,产气量高。试验初步确定貂粪发酵的水力滞留时间为21 d。料液总固体(TS)浓度为6.0%时,貂粪的产气潜力为345.7 mL/g TS,350.3 mL/g挥发性固体(VS)。[结论]貂粪是一种无需调碳氮比且产沼气潜力很高的发酵原料。     

熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果比较

[目的]比较熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果。[方法]分别以熊猫粪和竹子叶为原料,在30℃下进行批量式恒温沼气发酵试验,比较熊猫粪和竹子叶厌氧发酵产沼气效果。[结果]熊猫粪沼气发酵时间为40 d,原料产气率为50 ml/g,TS产气率为121 ml/gTS,VS产气率为123 ml/g VS;竹子叶发酵时间为92 d,原料产气率为83 ml/g,TS产气率为168 ml/g TS,VS产气率为197 ml/g VS。[结论]两种原料均可作为沼气发酵原料,竹子叶的产气潜力和降解效果明显好于熊猫粪,但熊猫粪的发酵时间仅为竹子叶发酵时间的2/5,表明经过大熊猫消化后的熊猫粪更易于发酵。     

pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响

[目的]研究pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响,为促进秸秆发酵产沼气提供试验参数和理论依据。[方法]从产物生成、催化剂活性和原料利用3个方面评价不同发酵起始pH值对沼气产生的影响。[结果]在发酵液起始pH值为7．0时,稻草秸秆发酵产沼气的量最高,发酵液髑、VS降低程度最大,分别为29．2％和24．6％,且产气过程中辅酶含量也最大。[结论]控制发酵体系的pH值（7．0～7．2）,使产甲烷茵处于最佳的生存状态,是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。     

秸秆厌氧发酵产气潜力比较研究

[目的]比较不同农作物秸秆厌氧发酵的产气潜力。[方法]以厌氧污泥作为接种物,将豌豆秆、高粱秆、蚕豆秆、油菜秆分为4个试验组,在(35±1)℃恒温水浴中进行厌氧发酵,分别测定了这4个试验组的产气量和产气率。[结果]累计产甲烷量大小顺序:豌豆秆>油菜秆>蚕豆秆>高粱秆。豌豆秆总产气量最高,为2 423.0 ml;高粱秆最低,为957.25 ml。产气率大小顺序:蚕豆秆>高粱秆>油菜秆>豌豆秆。蚕豆秆的产气率最高,为292.2 ml/g(VS);豌豆秆的最低,为156.3 ml/g(VS)。4种秸秆比较,蚕豆秆产沼气潜力最大,豌豆秆最低,高粱秆和油菜秆居中。[结论]该研究为在沼气工程中更好地充分利用各种农业秸秆废弃物提供了基础参考数据。     

蘑菇栽培废料的厌氧发酵研究

[目的]探讨对蘑菇栽培废料进行厌氧发酵的可行性。[方法]分别以厌氧发酵液和活性污泥为接种物,对香菇栽培废料进行厌氧发酵,研究蘑菇栽培废料的厌氧发酵特性。[结果]整个发酵过程中,蘑菇栽培废料没有出现结壳现象。以活性污泥为接种物的产气量比以发酵液为接种物的多,且整个发酵过程稳定。当活性污泥为接种物时,日产气量随原料量的增加而增加。当原料浓度为12%时,在反应第10天产气量开始骤减,溶液呈酸性。当浓度超过15%时,反应液严重酸化,可引起后继反应终止。蘑菇栽培废料作为厌氧发酵原料的最佳进料浓度为8%~10%。[结论]使用活性污泥作为接种物对蘑菇栽培废料的厌氧发酵过程的稳定性具有明显促进作用。     

不同外源添加物对牛粪厌氧发酵的影响

为探索不同外源添加物对牛粪厌氧发酵的影响,在以牛粪为原料的厌氧发酵过程中,向厌氧生物反应器中分别添加尿素、草木灰和铁粉,研究在(20±1)℃条件下各添加物对厌氧发酵产沼气的影响,分析厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量、pH、氨态氮质量浓度及碱度的变化。结果表明,在牛粪中添加5g草木灰的累积产气量及产气速率最大,3种添加物对牛粪累积产气量的影响强弱顺序为草木灰>铁粉>尿素;添加3种添加物后pH波动较小,都在适宜范围内;氨态氮质量浓度除草木灰组有所升高外,其他两组均降低;碱度的变化中,尿素组升高,草木灰和铁粉组的波动较小且比较稳定。     

剩余污泥厌氧发酵产气特性试验研究

[目的]研究剩余污泥厌氧发酵的产气特性。[方法]以四川省某污水处理厂的剩余污泥为原料,进行中温厌氧发酵试验研究。保证厌氧反应pH、VFA、碱度和营养配比在可控范围之内,采用逐步提高进料有机负荷的模式,对气体成分进行监测。[结果]随着有机负荷的提高,产气量呈现增加趋势,而单位污泥的产气率却出现先增加后降低的趋势。[结论]该研究为以后的污泥处理提供了一些参考。