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.     

鸡粪猪粪混合发酵的研究

养殖业的快速发展改善了人民生活,但鸡、猪粪便造成的环境污染问题也日趋严重。目前,我国工业化处理猪粪或鸡粪方法单一,即通过单独发酵作为饲料或生物有机肥料的原料。由于鸡粪和猪粪的状态、成分的不同,单独发酵所生产的肥料并不适合作物生长。根据二者具有一定的互补性,研究将二者混合发酵,应该具有重要的意义。     

水稻秸秆-猪粪混合发酵研究

[目的]对水稻秸秆与猪粪进行混合发酵研究。[方法]在不对秸秆进行预处理的情况下,在35℃恒温下进行发酵,研究稻秆-猪粪VS比、底物-接种物VS配比(S/I)和VS浓度对混合厌氧发酵产气量的影响。[结果]当稻秆-猪粪VS配比为1∶4、底物-接种物VS配比(S/I)为2∶1、VS浓度为6%,产沼气量及甲烷产量均达到最大,产气效率高,其累积产气量为548.90mL/g。[结论]在水稻秸秆不进行预处理的情况下,水稻秸秆-猪粪进行中温发酵工艺最佳发酵条件为VS比1∶4、S/I2∶1、VS浓度6%。     

搅拌对猪粪半干法发酵产沼气的影响

［目的］研究搅拌对猪粪厌氧发酵产沼气的影响。［方法］采用35℃半干法批量发酵方式,在产气缓慢期和衰退期设置搅拌速率为200r/min的搅拌试验。［结果］45d的厌氧发酵COD去除率达到91.96%,产气率为0.148ml/kg,产气旺盛期日产气量波动较大。产气缓慢期搅拌5min产气速率增加1.04ml/（min·kg）,同时使温度升高,pH值下降;与搅拌5、15min相比,产气衰退期搅拌10min最有利于发酵。［结论］持续5min间隔50min为1周期的搅拌方法即可使该试验产气及时排出。     

废弃脐橙与猪粪厌氧共消化的反应性能研究

采用自制序批式厌氧消化装置,在中温(37℃)条件下研究废弃脐橙与猪粪厌氧共消化的反应性能,通过设计正交试验,研究TS、C/N、温度对产甲烷的影响。结果表明:各处理容易在短时间内迅速积累大量的挥发性脂肪酸,在不调控p H的情况下产甲烷过程容易受到抑制。正交试验结果的直观分析表明对产气性能影响最大的因素是C/N,其次是TS,影响最小的是温度,初步得出最佳反应条件为C/N = 35、TS = 15%、温度55℃。     

半连续餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化动力学研究

采用逐渐提高有机负荷的半连续进料方式,研究中温（35℃）条件下餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化规律和性能,并利用一级和准二级动力学模型对其试验结果进行动力学分析。研究表明,在0.5和0.75 gVS/（L.d）有机负荷条件下,厌氧消化系统产酸到产甲烷阶段微生物的消长与生化反应均能达到动态平衡。当有机负荷为0.75 gVS/（L.d）时,厌氧消化性能达到最佳,系统出现最大单位原料产气率和最大平均甲烷含量,分别为0.78 L/gVS和51%。对试验进行动力学分析,发现一级动力学模型标准偏差值r2=0.970 0,大于准二级动力学模型的标准偏差值0.935 5。这说明一级反应动力学模型能较好地反映0.75 gVS/（L.d）负荷下的产气动力学过程。     

三种添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为避免猪粪厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪为主要发酵原料,研究中温(37℃)条件下不同添加剂(蛭石、海泡石和生物炭)及添加量(添加比例为5%、10%、15%和20%)对厌氧干发酵(总固体为20%)的产酸及产气性能的影响。结果表明:加入添加剂的发酵体系中,总有机酸(TVFAs)质量浓度随蛭石和生物炭添加比例的增加而降低,第25 d后TVFAs质量浓度迅速降低,相比生物炭和蛭石,海泡石的不同添加比例差异不显著。与猪粪单独发酵相比,不同生物炭(P-C)添加比例下迟滞期可缩短31.23%～83.90%。10%添加比例下,蛭石、海泡石和生物炭使累积挥发性固体(VS)产气率分别提高了98.97%、76.78%和93.06%,当添加比例达到20%时,最大VS产甲烷速率分别为3.62、2.87 mL·g~(-1)和3.15 mL·g~(-1),累积VS产甲烷量可达106.38、106.68 mL·g~(-1)和126.23 mL·g~(-1)。3种添加剂均能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制,提高甲烷产率,总体上生物炭效果优于蛭石和海泡石。     

稻草与猪粪混合厌氧消化特性研究

在中温条件下(35℃),研究了稻草中添加猪粪对厌氧消化过程的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH、挥发性脂肪酸以及硝态氮和氨态氮的变化.结果表明,将猪粪与稻草混合厌氧消化产沼气可以顺利进行,混合物的VS产气量为330.14 L·kg-1VS,沼气中甲烷含量为62.88%,添加猪粪对稻草产气量和有机酸的影响不明显,但对发酵过程中可能出现的酸积累有一定的缓冲作用.添加猪粪可以大幅提高发酵液中NO3-N含量,较稻草的处理提高34.53%,对提高消化液的肥料价值有重要意义.因此,将稻草与猪粪混合厌氧消化产沼气是完全可行的.     

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪（Pig manure,PM）与稻秆（Rice straw,RS）的组配比例与进料的固形物（Total solid,TS）浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体（Volatile solids,VS）配比（PM/RS=1：0、4：1、2：1、1：1、1：2、1：4、0：1）下的原料产甲烷规律,并选择VS配比（均以PM/RS计）为1：1、4：1的混合原料开展进料浓度（TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%）梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明：批次发酵试验中VS配比为4：1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力（P值）、反应动力常数（k）、最大产甲烷速率（R_m）及甲烷产率达到峰值时间（t_max）分别为380.3 mL·g^-1 VS、0.098 d^-1、37.2 mL·g^-1 VS·d^-1、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4：1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^-1 VS、93.3%、0.88 L·L^-1·d^-1。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4：1时的游离氨浓度是VS配比为1：1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^-1。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4：1（配比后的C/N=22~23：1）时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%（有机负荷率为2.87 g VS·L^-1·d^-1）可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。     

餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵研究

为解决我国餐厨垃圾污染环境、资源化利用程度低的问题,本研究将餐厨垃圾与新鲜猪粪混合发酵,以测定其生产甲烷的最佳条件。结果表明,餐厨垃圾与新鲜猪粪混合厌氧发酵的最佳原料比例为1∶1.5,最佳搅拌频率为60 r/min,最佳发酵温度为38℃,最佳发酵时间为10 h,最适pH值为7。     

High-solid Anaerobic Co-digestion of Food Waste and Rice Straw for Biogas Production

Anaerobic co-digestion of food waste（FW） and rice straw（RS） in continuously stirred tank reactor（CSTR） at high organic loading rate（OLR） was investigated. Co-digestion studies of FW and RS with six different mixing ratios were conducted at an initial volatile solid（VS） concentration of more than 3 g VS · L-1. The biogas production, methane contents, degradation efficiency of VS, chemical oxygen demand（COD） and volatile fatty acids（VFAs） were determined to evaluate the stability and performance of the system. The results showed that the co-digestion process had higher system stability and higher volumetric biogas production than mono-digestions. Increase in FW content in the feedstock could increase the methane yield and shorten retention time. The efficiency of co-digestion systems mainly relied on the mixing ratios of FW and RS to some extent. The highest methane yield was 60.55 m L· g V· S-1 · d-1 at a mass ratio（FW/RS） of 3 ： 1, which was 178% and 70% higher than that of mono-digestions of FW and RS, respectively. Consequently, the anaerobic co-digestion of FW and RS could have superior stability and better performance than monodigestions in higher organic loading system.     

畜禽粪便稻草混合干式发酵产沼气试验研究

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,研究了干式发酵的启动特性和产气性能,考察了温度、接种液数量对发酵效果的影响。试验结果表明,在发酵原料C/N=25～30、TS=20%和T=(36±1)℃的条件下,以驯化后的浓缩池污泥作为接种物,实现了干式发酵的快速启动;相比于鸡粪和猪粪,风干的牛粪产气稳定且气量较多;对干式发酵进行接种是必需的,随着接种液数量增多,产气量增大,适宜的接种液比例为10%;温度对干式发酵产气效果影响较大,建议实际工程中选择中温条件进行干式发酵。     

食用菌菌渣产沼气潜力测定

为食用菌菌渣的有效、合理和循环利用提供技术支撑,并为沼气发酵拓宽原料来源渠道,以含有沼渣的食用菌菌渣作为沼气发酵原料,在常温条件下（25～34℃）进行厌氧发酵产沼气试验。结果表明：菌渣在发酵60 d 内的总产气量为1．38 m3,产沼气潜力为0．12 m3/kg TS,日平均产气率为0．15 m3/（m3·d）,甲烷含量在发酵12 d 时达到50％以上,此后一直保持在57％左右。结论：含有沼渣的食用菌菌渣是优质的沼气发酵原料,菌渣厌氧发酵能有效解决轻型基质类原料厌氧发酵结壳的问题。     

酒糟与猪粪混合厌氧发酵产沼气的研究

为探索酒糟中添加猪粪对厌氧消化特性的影响,采用自行设计的小型厌氧发酵装置进行批量发酵试验。结果表明,酒糟与猪粪的干物质质量比为7∶3时,发酵过程中日均产气量、累积产气量、甲烷体积分数都最大;pH的降低幅度最小,抑制酸化效果最佳;总产气量和总固体产气量分别为31 885 mL、263.9 mL/g,与其他各组有显著差异。因此,合理调配酒糟与猪粪的比例,能够有效调节料液碳氮比,从而提高酒糟的产气率与利用率。     

添加蚯蚓粪对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

以餐厨垃圾为研究对象,在(37±1)℃的条件下,研究了蚯蚓粪的5种不同添加量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响,并考察了在这过程中pH、溶解性化学需氧量(SCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)、总磷(TP)和产气量的变化规律.研究结果表明:当蚯蚓粪的添加量(w,均以湿基计)为0、3%、6%、9%、12%、15%时,餐厨垃圾厌氧消化系统的累积产量分别为14 700、16 074、15 702、16 056、16 414和16 485 mL,产气率分别达到466.35、504.84、488.02、494.03、499.67、496.69 mL.g-1,与不添加蚯蚓粪相比产气率分别提高了8.25%、4.60%、5.93%、7.14%和6.51%,其中当添加量(w)为3%时对餐厨垃圾厌氧消化效果最明显.研究还发现,蚯蚓粪的添加能显著提高各处理的pH和餐厨垃圾的水解酸化速率.可见,添加蚯蚓粪有助于抑制VFAs的累积,使pH更稳定,从而提高沼气产量.     

厌氧反应器处理高浓度禽畜粪便过程中沼液成肥规律研究

固定床厌氧反应器(anaerobic pecked-bed reactor)有效容积为20 L,以猪粪尿为处理对象,整个厌氧发酵过程持续55 d,按照进水COD_(Cr)浓度和水力停留时间将整个实验划分为10个阶段,监测了每一个阶段中厌氧发酵料液内的营养指标变化.结果表明:在控制环境温度的情况下,料液pH有变化,但整体变化不大;从发酵初期到后期阶段,随着进水COD_(Cr)浓度的增加,料液内各项物质营养增加.经处理后的沼肥可用作农业有机肥料施用,肥效在处理的第35天,即进水COD_(Cr)为40 000 mg/L时的发酵料液利用效果最佳.     

光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响研究

研究光照强度对猪粪、牛粪厌氧发酵的影响,为沼气池的改进、提高产气量提供参考。试验以猪粪、牛粪为发酵原料,设置0、6、12、24h4组光照梯度处理,在恒温35℃和料液总固体质量分数为8%的条件下进行厌氧发酵。结果显示,不同光照强度下同一发酵原料的产气量差别较大,猪粪、牛粪在12h光照条件下的累积产气量分别是0h光照条件下的(黑暗)1.80、2.34倍;相同的光照强度不同发酵原料产气量存在差别,0h光照条件下(黑暗)猪粪的累积产气量为8136mL,牛粪的累积产气量为3282.5mL;光照条件改变发酵料液的理化性质,使累积产气量与发酵料液的碱度、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)、pH值、氨态氮的相关性呈动态变化。     

两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气效果的影响

[目的]比较两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气的效果。[方法]以熊粪为原料,采用不同的接种物(混合厌氧活性污泥和熊粪厌氧发酵结束后驯化所得的接种物),在30℃下进行了批量式恒温厌氧发酵,分析两种接种物对熊粪厌氧消化产沼气效果的影响。[结果]使用不同接种物的两组试验产气量存在差异,但相差不大;发酵时间存在较大差异,经过原料(熊粪)驯化的接种物发酵时间明显缩短,为沼气厌氧活性污泥发酵时间的1/3,且经过驯化的接种物具有更好的降解效果,能创造更好的适合于沼气发酵的中性环境。[结论]经过原料富集培养驯化的接种物具有更好的产沼气效果。