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.     

温度对产甲烷菌群发酵性能的影响

对厌氧发酵过程中不同温度条件下产甲烷微生物菌群的发酵性能进行研究结果表明：在10-35℃区间,甲烷菌的产气能力随着温度的升高而增强,甲烷含量也随之增高。10-20℃区间因不适合产甲烷菌的生长而影响产气量,25-30℃区间适合产甲烷菌群的生长,为产气量较为理想。通过对产甲烷菌群活性影响因子的pH研究表明：沼气发酵菌群适宜生长的pH为6.8-7.5。     

温度对沼气菌群产气能力的影响及菌群变化的研究

试验以中温厌氧发酵液为接种物,在自制的小型厌氧发酵装置上,研究了不同温度条件对产沼气菌群产气能力的影响以及发酵过程中微生物菌群的变化。结果表明,在10~30℃范围内,产甲烷菌的产气能力随着温度的降低而减小,且其日产气量的最高峰也随之往后推迟。在沼气发酵过程中,微生物菌群的变化也比较明显,初期以球菌占优势,后期则转为杆菌类为优势菌。     

硫酸盐对厌氧消化产甲烷的影响

以杭州四堡污水处理厂厌氧活性污泥为接种源，以葡萄糖模拟合成废水为基质，硫酸钠为硫酸根源，研究了硫酸盐还原作用对产甲烷的影响。结果表明，批量试验中第一次添加基质后，不同硫酸盐浓度下，产甲烷量下降不明显，硫酸盐仅被还原一部分；第二次添加基质后，甲烷形成量显著降低，且硫酸直度逍度愈大，下降幅度也愈大。在多次添加基质过程中，硫酸盐抑制作用逐渐减小，但并不完全消除，在连续运行试验中，加入硫酸盐后，反应器运行     

木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响

为研究木质生物炭对厌氧发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆、牛粪作为发酵底物,以灌木生物炭、杨木生物炭、混合木屑生物炭作为添加剂,通过控制生物炭的种类、粒径以及灰分含量等关键因素,进行了批式厌氧发酵强化试验.结果表明:生物炭对厌氧发酵系统有重要影响,且粒径越小,产气能力越强.其中,杨木生物炭对厌氧发酵系统影响最大,不仅提升...     

底物浓度对产甲烷菌群产气性能的影响

试验设置6种不同TS浓度(2%、4%、6%、8%、10%、12%)的牛粪发酵液,在保持相同的恒温条件下,对比各处理在发酵过程中的产气量,沼气中CH4含量,pH变化情况。结果表明:发酵浓度不同,甲烷的产量也不同,以TS 6%、8%最高,10%、12%次之,4%、2%和CK较低,但是各处理产气高峰出现的时期相同。在相同的发酵温度条件下,沼气中的CH4含量与发酵浓度有关,牛粪料液浓度越高沼气中的CH4含量越高,试验的6种发酵浓度,以TS 12%的处理CH4含量最高,平均可达50%以上。发酵浓度不同的牛粪发酵料液在启动发酵初期,pH均下降,然后上升,后期又趋于稳定,发酵浓度越大,越易发生酸化。     

葡萄糖厌氧产甲烷影响因素研究及优化

糖类基质产甲烷是厌氧发酵技术的重要内容,如秸秆等许多复杂有机物都是首先水解为可溶性糖溶 液,进一步产酸产甲烷。以葡萄糖为碳源对糖类基质溶液产甲烷的主要影响因素,如有机浓度、碱度、接种量等进行 了研究。结果表明,葡萄糖浓度高于10 000 mg/L 初始浓度时,产气量明显下降,系统酸化难以获得稳定的产甲烷条 件;通过添加碳酸氢钠提高溶液碱度值对增进产甲烷十分有效,在8 000 mg COD/L 初始浓度下,初始碱度值为600 mg CaCO3/L 时可顺利进入产甲烷阶段,在1 500~3 300 mg CaCO3/L 的碱度范围,碱度值增加对提高甲烷产量无显著 影响。影响产甲烷的显著性因素依次为,接种量>初始碱度>初始C/N;初始C/N 与总产气量和甲烷产量的相关性均 较低。     

纤维素原料厌氧产甲烷气的研究进展

随着能源危机以及农业主产区焚烧秸秆带来的资源浪费及环境污染等问题日益突出,通过厌氧技术实现纤维素原料等生物质资源的能源转化研究已逐渐引起各方面的重视。简述了纤维素原料厌氧发酵的有关原理,重点对预处理和发酵过程微生物的研究进展进行了总结和分析。     

嗜冷产甲烷菌群的选育及产甲烷效能研究

筛选低温环境的复合产甲烷菌群更适合提高系统低温产甲烷效能,从自然低温厌氧环境采集活性污泥,利用人工培养基进行富集驯化,以温度为胁迫因子研究复合菌群的产甲烷效能。同时,运用克隆文库的分子生物学技术对复合低温产甲烷菌群的细菌和产甲烷古菌进行了解析。结果表明:采集的自然生境的低温复合菌群细菌克隆文库共获得80条有效序列,分布在11个细菌门,最优势细菌属Proteobacteria门(72.5%),其次是Bacteroidetes门(8.8%)。产甲烷菌克隆文库获得20条有效序列,可鉴定的产甲烷古菌为Methanosaetaceae科和Methanosarcinaceae科。经富集驯化的低温复合菌群在18℃时产气量最大,沼气产量为0.25m3·(m3reactord)-1,甲烷浓度为56.3%。     

不同温度对畜禽粪便厌氧发酵的影响

针对猪、鸡、牛3种粪便以及35℃、25℃和常温3种温度条件,研究了不同温度对不同粪便厌氧发酵过程的pH值、产沼气性能、上清液COD及NH+4-N的影响.通过以上试验,确定了各种粪便厌氧发酵的适宜温度及各温度下的沼气产气潜力,为提高猪粪、鸡粪和牛粪便厌氧发酵性能及沼气产量提供了重要参数,对畜禽粪便的有效处理具有一定的指导意义.     

接种物对磷酸盐的厌氧转化作用

磷酸盐转化成磷化氢是一个具有重要潜在价值的生物反应.将猪粪与两种厌氧污泥按质量比3:1:1混合作为接种物,试验了纤维素、葡萄糖和乙酸作为磷酸盐还原反应电子供体的可行性.结果证明,葡萄糖是磷酸盐还原反应适宜的电子供体.以葡萄糖作为电子供体,比较了磷酸盐和次亚磷酸盐的还原情况.在等量的电子供体下,理论上次亚磷酸盐去除率应为磷酸盐去除率的2倍,实测结果与理论值相吻合.理论上所需的水合葡萄糖与磷酸二氢钾之比(质量比)约为1:2,实际适宜的水合葡萄糖与磷酸二氢钾之比为1:1.检测发现,磷去除率与碱液吸收磷浓度变化具有较好的相关性,与硫酸盐还原菌数量也有一定的相关性,但与发酵菌的数量没有明显的相关性.     

1株高温型厌氧产氢细菌的分离与鉴定

利用平面夹层和平板培养瓶厌氧法从油田区的岩石中分离到8株细菌,经气体组成及产氢能力检测,发现其中2株细菌具有产氢能力。在60℃高温条件下,菌株ZX-1的氢转化率最高,为1.8mol H2.mol-1葡萄糖。该菌为革兰氏阴性、杆菌、有芽孢、无鞭毛,菌体大小为(0.35～0.45)μm×(2～8)μm;菌落特征表现为圆形、乳白色、表面光滑、不透明;生理生化试验结果表明,明胶液化、硝酸盐还原、柠檬酸盐利用、葡萄糖为阳性,氧化酶、淀粉水解、V-P反应为阴性,初步鉴定为短芽孢杆菌属(Brevibacillus)。经16S rDNA PCR扩增及测序结果表明,该菌序列与Brevibacillus borstelensis的序列相似性达100%,进一步确定该菌为波茨坦短芽孢杆菌。     

接种物添加量对紫花苜蓿常温厌氧发酵的影响

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为原料,分别加入30%、40%、50%的接种物,在常温下(20~22℃)、总固体(TS)含量为6%(以30%接种量计算)的条件下进行厌氧发酵,考察接种量对紫花苜蓿发酵的日产气量、p H、产气速率的影响。结果表明,接种量为40%时的产气效果良好,总产气量为3 625 m L,比接种量为30%的试验组高8.05%,略低于接种量为50%的试验组。试验初期,p H出现一定下降,但很快又恢复至合适水平,整个阶段p H比较稳定。综合考虑,对于紫花苜蓿发酵,40%的接种量较优。     

利用上流式双层厌氧滤器启动厌氧氨氧化研究

厌氧氨氧化是一种高效的脱氮处理工艺,但其启动和运行过程困难,高效反应器是解决此问题的有效手段。本文利用改进的上流式双层厌氧滤器开展厌氧氨氧化启动反应的试验研究。在反应器填料上分别接种反硝化污泥、厌氧污泥、混合污泥,通过模拟废水提供自养反硝化条件,并逐步提高基质浓度和水力负荷,促使菌群向厌氧氨氧化反应转变。试验发现,反硝化污泥、厌氧污泥、混合污泥均可启动厌氧氨氧化反应,启动时间分别为42、54 d和45 d。以反硝化污泥为接种物的启动效果最好,启动时间较短且废水氮素去除率高,总氮去除率最高达到82.2%。双层填料的反应器有效提高了厌氧氨氧化的稳定性,该反应器中厌氧氨氧化菌对氨氮、亚硝氮的适宜浓度负荷为270、360 mg·L^-1,废水中COD浓度不宜超过150 mg· L^-1,系统中存在厌氧氨氧化和甲烷化共存的效应。     

温度对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵的影响

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,在发酵原料C/N=28.3、TS=21.3%的条件下,研究了常温、中温(36℃)和高温(55℃)条件对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响.结果表明,常温组启动慢,日产气量少,不宜进行干式发酵;中、高温条件下干式发酵具有较好的产气效果,中温是较为合适的发酵温度.中温组和高温组的有机负荷率分别为1.69kg·m-3·d-1和1.89 kg·m-3·d-1,TS产气率分别为0.237 m3·kg-1和0.208 m3·kg-1,池容产气率分别为0.401 m3·m-3·d-1和0.393 m3·m-3·d-1,实验研究结果对干式发酵的实际应用具有一定的指导意义.     

温度对生物强化粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响

以化粪池粪便污泥为对象,研究温度在25～45℃条件下,分别投加0.01%的有效微生物(EM)和多功能复合微生物制剂(MCMP)对粪便污泥厌氧消化减量及产气特性的影响。结果表明,温度对EM和MCMP强化粪便污泥厌氧消化挥发性固体(VS)的减量有重要影响,分别投加0.01%的EM和MCMP的两试验组的VS的去除率均表现为35℃时最好,45℃时次之,25℃时最差,且各处理间的差异均达到极显著水平(P<0.01)。经过20d反应,35℃时,投加0.01%EM的处理(E-T35)的VS去除率为39.04%,分别比25℃(E-T25)和45℃(E-T45)时高21.57%和6.90%;投加0.01%MCMP的处理(M-T35)的VS去除率为42.04%,分别比25℃(M-T25)和45℃(M-T45)时高20.16%和8.59%。至20d反应结束,两试验组各处理累积产气量大小分别表现为E-T35(14220mL.L-1)>E-T45(11819mL.L-1)>E-T25(7607mL.L-1)、M-T35(17695mL.L-1)>M-T45(9065mL.L-1)>M-T25(7430mL.L-1)。由此可见,EM和MCMP强化粪便垃圾厌氧消化减量并同时提高沼气产量的较佳温度为35℃。     

接种率及尿素添加量对农村生活垃圾厌氧发酵产甲烷的影响

为了解接种率及尿素添加量对农村生活垃圾厌氧发酵产甲烷的影响,选取3个水平的接种率（0.3、0.5、1.0）和3个水平的尿素添加量（1%、3%、5%）进行农村生活垃圾厌氧发酵实验。结果表明,在相同尿素添加量的条件下,接种率（0.3~1.0）越高越有利于甲烷产生,同时挥发性脂肪酸降解速率越快;而在相同接种率的条件下,随尿素添加量（1%~5%）的增加,甲烷产量呈先升高后降低的趋势。Gompertz动力学模型拟合结果表明,在接种率为1.0、尿素添加量为3%的条件下,厌氧发酵产甲烷延滞期较短（12 d）,70 d累积甲烷产量最高（0.44 L·g^-1 TS）,发酵过程未发生酸化现象。     

超声联合NaOH预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。