厌氧发酵在线监控技术研究进展

厌氧发酵是一个复杂、多变的微生物学过程,为了提高沼气工程运行的稳定性,需要对厌氧发酵过程进行实时数据采集和监控,以实现对沼气工程运行进行统计、分析以及科学决策.概述了发酵温度、pH、氧化还原电位、氨氮浓度和气体成分等在线监测的主要参数,介绍了厌氧发酵在线监控系统结构,总结了厌氧发酵在线监控技术目前存在的问题,并提出了今...     

生活垃圾微生物强化两相干式厌氧发酵技术的研究及应用

综述了生活垃圾厌氧发酵研究现状,包括湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵、单相厌氧发酵和两相厌氧发酵、中温厌氧发酵和高温厌氧发酵,阐述了微生物强化技术在污水处理、生活垃圾堆肥、环境修复等领域的应用,介绍了稀土元素对微生物的强化作用机理,在此基础上,提出了微生物强化两相干式厌氧发酵工艺流程,该工艺包括微生物强化菌剂、两相干式中温厌氧发酵、发酵剩余物利用三大系统。     

中、高温酸化两相厌氧发酵处理牛粪的试验

通过中、高温酸化两相厌氧发酵处理牛粪,探讨中、高温酸化(中温酸化35℃、高温酸化55℃)处理牛粪对产酸相挥发性脂肪酸(VFA)和产气特性的影响。结果表明,和高温酸化相比,中温酸化在产气速度、VFA等方面有优势,二者总产气量无显著差异。由于高温酸化需要消耗较多的能源在经济上不利,因此在两相厌氧处理畜禽粪便方面,中温酸化更有优势。     

投配率对连续两相厌氧发酵酸化效果的影响

采用自行设计的连续两相厌氧发酵小试装置,研究投配率对牛粪酸化效果的影响。探讨了投配率分别为50%、33%、20%和14%,对挥发性脂肪酸总量及成分的影响规律。结果表明,投配率为33%组的挥发酸总量最高,达13 701.67 mg.L-1,当投配率在14%~33%范围内变化时,挥发酸总量先随着投配率的增加而升高,但投配率增加到50%时挥发酸总量下降;各组的乙酸与丁酸之和百分含量均在80%以上,属于丁酸型发酵;投配率的变化影响挥发酸总量的变化,但不会引起产酸发酵类型的改变。     

蓝藻厌氧发酵过程中若干指标的变化

采用批量发酵工艺进行厌氧发酵,在35 ℃条件下比较蓝藻单独发酵,蓝藻与秸秆混合发酵2个处理的若干参数差异性及相关性.结果表明,2个处理的产气量与pH值之间有显著差异,在发酵一段时间内,产气量与化学需氧量(COD)有显著差异,且产气量与挥发性脂肪酸(VFA)含量呈显著正相关.从产气量、pH值、VFA含量、碱度、COD消减率等指标的变化来看,以蓝藻与水稻秸秆混合作为原料进行厌氧发酵,效果明显优于单独使用蓝藻进行厌氧发酵.     

微波辅助对秸秆厌氧发酵过程的影响

以秸秆为研究对象,通过研究产气量、发酵液p H值、挥发性有机酸浓度、秸秆降解率和纤维素、半纤维素的分解率等参数,比较了37℃条件下不同微波处理时间(每天10、20、30、40 s)对秸秆厌氧发酵效果的影响。结果表明:微波辅助厌氧发酵能够提高秸秆发酵累计产气量,其中每天处理30 s产气量从对照组的5 765 m L提高到7 428 m L;发酵过程中发酵液p H值与发酵液中挥发性有机酸的含量呈正比;微波处理后秸秆失重率提高。说明秸秆厌氧发酵过程中每天微波处理30 s,能够显著促进纤维素、半纤维素分解,提高产气量。     

悬浮载体对蓝藻厌氧发酵产沼气过程的影响

针对蓝藻厌氧发酵过程中极易上浮分层影响产沼气效率的问题,采用批量发酵工艺,研究悬浮载体对蓝藻厌氧发酵产沼气过程的影响.结果表明,添加聚乙烯(PE)载体,使累积产气量提高13.7%(P<0.01),蛋白酶活性分别提高8.6%(P<0.05),叶绿素a消减率从21.4%提高到29.8%(P<0.05),COD消减率从41.2%提高到46.2%,挥发性脂肪酸含量也有明显提升.说明使用悬浮载体可显著提高蓝藻的厌氧发酵效率.     

响应面法优化餐厨垃圾和牛粪混合两相厌氧发酵酸化条件

为提高废弃物厌氧发酵的利用率,开展了牛粪和餐厨垃圾混合两相厌氧发酵过程中酸化条件优化的研究,探究在酸化相中搅拌频率、搅拌速率、酸化浓度、酸化时间和酸化温度对甲烷产率的影响。单因素试验结果表明,最佳的搅拌频率、搅拌速率、酸化浓度、酸化时间和酸化温度分别为:3次·d~(-1)(2 min·次~(-1))、50 r·min~(-1)、12%、8 h和35℃。在单因素试验基础上,采用响应面法对发酵过程中酸化条件进行优化,以甲烷产率为响应值,选取酸化温度、酸化浓度和酸化时间3个因素研究其对发酵过程中产气率的影响。结果表明,对甲烷产率影响的大小顺序为酸化时间酸化温度酸化浓度。最佳的酸化条件为:酸化时间7.6 h、酸化温度35.8℃和酸化浓度10.4%;搅拌频率和搅拌速率分别为3次·d~(-1)(2 min·次~(-1))和50 r·min~(-1)。采用最佳酸化条件处理后,混合原料的甲烷产率可达290.5 mL·g~(-1)VS,比未经酸化处理提高了17.9%。研究表明,对牛粪和餐厨垃圾两相厌氧发酵中酸化相的酸化条件进行优化,可提高甲烷产率、甲烷含量及VS去除率。     

氧化乐果在绿化废弃物厌氧发酵过程中的降解

[目的]研究厌氧消化方法促进有机磷农药降解的可行性。[方法]采用城市园林绿化废弃物作为发酵底料,同时向厌氧消化系统中滴加有机磷农药——氧化乐果,采用气象色谱仪检测发酵系统中农药的浓度。[结果]厌氧消化系统内农药的浓度越低,其降解速度越快;在厌氧消化系统负荷下,140 mg/L氧化乐果是该系统能够消解的极限。氧化乐果浓度达到60 mg/L以上时,逐渐开始出现对厌氧消化系统产沼气的抑制作用,系统的产沼气能力降低,氧化乐果浓度在100 mg/L以上时对产气造成了严重抑制。随着反应的进行,pH稳步升高,最终稳定在6.5~7.3,该pH适宜于甲烷的生长。[结论]利用城市绿化废弃物发酵降解有机磷农药是可行的。     

餐厨废弃物厌氧发酵工艺优化

[目的]考察温度、有机负荷、接种量3个关键参数对餐厨废弃物厌氧发酵过程的综合影响。[方法]采用正交试验法综合考察了批量式发酵过程餐厨废弃物产沼气及降解效果,并进行了验证试验。[结果]温度是影响餐厨废弃物厌氧发酵的显著因素;最佳发酵条件为温度35℃、接种量350 g、有机负荷40 g,在此条件下发酵产气中平均CH4含量可达68.75%,TS产气率及VS产气率分别为661.96和708.97 m L/g,能源转化效率可达79.92%。[结论]可为以餐厨废弃物为原料的沼气工程提供技术参考。     

厌氧消化在线监控技术及发展方向

厌氧消化作为一种生物降解和产沼气技术,已成为解决农业废弃物面源污染问题的有效途径之一。其发酵过程更是一个复杂的生物转化过程,因此过程监控显得尤为重要。该文系统综述了国内外厌氧消化在线监控技术的发展现状,并提出了需要进一步研究的科学和技术问题。分析表明,目前应用于厌氧消化过程的控制系统主要为：基于嵌入式微控制器监控系统、基于可编程逻辑控制器监控系统及基于工业控制计算机监控系统。为控制系统实时传输采集数据的传感器包括：电化学传感器、光谱学传感器、色谱学传感器等。基于目前所研究内容,该文提出：（1）依据厌氧消化过程的特点,搭建更加精准、稳定、适用范围更广的在线监控系统是该领域研究的核心问题;（2）增加有关物料特性方面监测参数,提高沼气产量和厌氧消化效率应是未来的研究重点。     

农业有机废弃物两相厌氧消化影响因素的稳定性调控

两相厌氧消化工艺受产氢调酸、反应温度、底物滞留时间、活性污泥的形成及其颗粒化程度调控,其工艺参数的选取直接关系到系统运行的成败和处理效果的优劣。     

水葫芦厌氧发酵产沼气技术研究进展

水葫芦是中国十大入侵生物之一,但由于它生长繁殖快、水体净化能力强,如果加以合理利用,可以变害为宝.本文综述了水葫芦能源化利用的研究进展,同时,指明了进一步研究方向与重点.     

农作物秸秆的厌氧消化试验研究

采用厌氧消化技术,研究了秸秆在中温、高温及环温条件下的生物气产量、发酵液乙酸浓度及甲烷含量的变化情况,比较了不同条件下TS和VS的去除率及产气率。结果显示,在试验的各个温度条件下,秸秆的厌氧消化都可以进行。在高温时干物质产气率可达到0．24m^3·kg^-1,比环温及中温时产气率分别提高42％和21％。但高温引起的酸化会使得系统的正常运行受到影响,中温和环温的甲烷含量在第8d都可以达到50％以上,系统启动快且在试验期间运行稳定,因此从能量投入产出、产气稳定性等因素综合考虑,中温厌氧消化是比较理想的农作物废弃物的处理方法。     

大棚综合环境监测与自动控制系统探讨

大棚环境自动控制系统采用计算机闭环控制 ,通过传感器对大棚内的环境参数进行实时监测 ,并将所监测得到的数据传送给中央计算机 ,经过处理后 ,驱动工作机工作 ,使得大棚内的作物生长环境最优化。     

秸秆厌氧消化产沼气的研究进展

秸秆是生物质能源的重要组成部分。我国农作物秸秆资源储量十分丰富,但大多数都没有得到有效利用,被随意丢弃或直接焚烧的现象较为常见,造成了严重的资源浪费和环境污染现象。因此,对秸秆的资源化利用已迫在眉睫。在秸秆的众多利用方式中,厌氧消化产沼气是现阶段对其资源化利用最有效的途径之一。本文主要围绕秸秆厌氧消化产沼气的可行性、影响因素、利用现状、存在问题和解决方案等方面进行了综述,旨在为规模化秸秆沼气工程的应用和推广提供一定参考。     

厌氧消化时间对养猪场废水处理效果的影响

针对目前国内养猪场废水处理运行成本高,氨氮去除率低的情况,采用厌氧-好氧相结合的工艺方法,通过对厌氧消化时间的控制,以获取后续好氧处理最佳的氨氮去除率和较低的运行成本。试验结果表明,经厌氧消化24h的消化液进行好氧处理后,氨氮、有机物的去除均达到较好效果。     

膨润土的添加用量对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响

采用室内发酵瓶试验方法,研究了矿物材料膨润土在5种不同施用量的情况下对餐厨垃圾厌氧消化过程中消化液COD、产气量、pH的影响。结果表明,在发酵温度为35℃、有机负荷率为10．234g COD· d^-1·L^-1的条件下,膨润土用量比为0、0．25％、0．5％、1％、1．25％、2．5％（质量分数,以消化底物湿基计）时,餐厨垃圾厌氧消化系统的产气率分别达到115．15、116．77、119．75、130．96、18933、118．79mL·g^-1 VS,其中当膨润土用量比为1．25％时对厌氧消化系统的产气率有显著的促进作用。研究发现膨润土的添加对餐厨垃圾厌氧消化过程中的pH变化有一定的缓冲作用,文章同时探讨了膨润土缓冲pH变化的初步作用机理。     

水葫芦厌氧发酵特性研究

采用批次发酵方法,研究了不同生长状态水葫芦产气潜力、酸化特征.结果表明:处于不同生长状态的水葫芦产气潜力相差较大,正值分蘖期的水葫芦产气潜力达到336 ml/g (总固体,TS)和517 ml/g(挥发性固体,VS),而处于越冬缓慢生长期的水葫芦产气潜力仅为231 ml/g(TS)和266 ml/g(VS),前者的VS降解率是后者的1.48倍;水葫芦厌氧发酵过程中,甲烷最高含量可达75%;水葫芦酸化过程较快,pH经暂短下降后,迅速恢复到7.0左右,产生的有机酸主要是乙酸和丙酸,在有机酸含量最高时分别占总有机酸的46.70%、46.45%.     

鸭粪厌氧消化过程的质能平衡研究

以鸭粪为原料,利用小型厌氧装置开展了厌氧消化工艺的实验研究。实验建立了3个进料浓度梯度,通过逐步提高进料料浆的浓度,研究了在不同进料负荷率情况下,厌氧消化系统的变化趋势,分析了进料负荷率与挥发性脂肪酸、总碱度、氨氮浓度的变化关系。通过建立质量平衡模型发现,当进料负荷率在4.17、8.33、12.5 kg TS·m-3·d-1时,单位TS产气率分别为0.34、0.26、0.19 m3·kg-1 TS,对应的一级反应动力学常数k值分别为0.29、0.17、0.06 d-1,鸭粪理论TS产气率为0.44 m3·kg-1 TS。经过对进料、出料热值的分析,当有机负荷率为8.33 kg TS·m-3·d-1,进入厌氧系统的鸭粪有45.36%转变为甲烷、47.05%转变为残余物、7.6%转化为热量散失（或被微生物自身利用）。研究认为当单位TS产气率达到理论TS产气率的60%~70%时,此时的停留时间、进料负荷是最为经济的,这一原则适合普通厌氧消化工程的设计及运行。