牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

混合物料干湿厌氧发酵特性及菌群结构

厌氧发酵是解决秸秆和畜禽粪等农业废弃物污染的重要途径,为实现秸秆和牛粪的资源化利用,研究稻秆和牛粪混合物料干、湿厌氧发酵特性,并对混合物料发酵前后的菌群结构进行分析。结果表明,稻秆与牛粪混合物料干、湿发酵的挥发性脂肪酸(VFAs)均以乙酸和丙酸为主,发酵pH值均在5.6～7.7之间变化,湿发酵的总固体浓度(total solid,简称TS)累积产甲烷量(63.8 mL/g)较干发酵(36.9 mL/g)提高73.90%,发酵前后菌群结构发生较大变化,细菌的优势菌群由消化链球菌(Peptostreptococcaceae)、瘤胃菌(Ruminococcaceae)、梭菌(Clostridiaceae.1)和理研菌(Rikenellaceae)转变为普雷沃氏菌(Prevotellaceae)、毛螺菌(Lachnospiraceae)和互养菌(Synergistaceae),古菌的优势菌群由甲烷杆菌(Methanobacteriaceae)和甲烷球菌(Methanosarcinaceae)转变为以乙酸代谢为主的甲烷球菌(Methanosarcinaceae)。     

温度对牛粪与番茄秸秆厌氧发酵产气的影响

以挥发性固体(VS)占物料干质量(TS)43.72%的鲜牛粪与VS/TS为86.61%的番茄秸秆为发酵原料,利用10 L厌氧发酵罐为反应器,设置25,30,35,40℃共4个反应温度,进行为期80 d的厌氧发酵试验,以探究不同温度对鲜牛粪与番茄秸秆混合干物质比为1∶1厌氧发酵产气特性的影响。结果表明,在该试验设置下,鲜牛粪与番茄秸秆适宜的发酵温度为35℃,其累积产气量为(148.09±2.95)L,产甲烷量为(91.52±1.03)L,TS产气量为(246.82±0.003)mL/g,均高于其他设置处理。该温度下,体系挥发性脂肪酸浓度及pH值均在正常范围内,发酵体系运行稳定。     

含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵的影响

探讨了不同含水量对牛粪和玉米秸秆干式厌氧发酵过程中启动时间、产气周期和累积产气量的影响.研究表明:含水量为60%、70%和80%情况下牛粪和玉米秸秆均可进行厌氧发酵,且与含水量为90%的传统湿式发酵相比,干式发酵的启动时间较早,最多可提前9 d;产气周期较长,最多可延长7 d;累积产气量较高,最高可提高23%.在不同含水量的干式发酵过程中,含水量60%的发酵试验启动最早,产气周期最长,含水量为70%的发酵试验累积产气量最高.     

机械搅拌强度对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵性能的影响

为探索机械搅拌强度对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气性能和系统稳定性的影响,确立牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵适宜的搅拌强度,将牛粪和玉米秸秆按照挥发性固体(VS)质量比7:3进行配混,在物料VS质量分数7％、发酵温度(35±1)℃ 条件下,进行30、60、90 r/min不同机械搅拌强度的厌氧发酵产气试验,以不搅拌的处理为...     

蔬菜废弃物厌氧发酵产气特性

为探究蔬菜废弃物无害化处理效果,以菜花、甘蓝、白菜、西红柿废弃叶与牛粪为原料,在（35±1） ℃条件下,利用自行设计的沼气发酵装置,进行单因素厌氧发酵试验,通过测定发酵过程中的产气量、甲烷体积分数、pH等各项指标,对蔬菜废弃物及其与牛粪混合原料厌氧发酵产气规律和特性进行研究。结果表明：菜花叶（A组）、甘蓝叶（B组）、白菜叶（C组）、西红柿叶（D组）单独厌氧发酵会出现两个产气高峰,平均日产气量分别为503.8、584.7、538.3、615.7 mL/d,32 d的累计产气量分别为16 121、18 709、17 226、19 701 mL,其中甘蓝的平均甲烷体积分数最高为50.8%;菜花叶+牛粪（E组）、甘蓝叶+牛粪（F组）、白菜叶+牛粪（G组）、西红柿叶+牛粪（H组）厌氧发酵的平均日产气量分别为1 036.8、699.8、775.2、910.9 mL/d,47 d的累积产气量分别为48 729、32 891、36 434、42 812 mL,其中西红柿废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵的平均甲烷体积分数最高为54.0%。蔬菜废弃茎叶与牛粪混合厌氧发酵呈现发酵周期延长、产气量升高、甲烷体积分数增加的趋势。     

养鸡场废料厌氧发酵产沼气试验研究

采用自制的恒温厌氧发酵试验装置,研究了温度和原料配比对养鸡场废料(主要成分为鸡粪和稻壳)厌氧发酵产沼特性的影响,为提高沼气工程的厌氧发酵产沼效率提供参考。研究结果表明,在原来由鸡粪与稻壳构成的废料中,人工添加牛粪,可获得更好的产气效果;最佳工艺条件为发酵温度35℃,原料与牛粪的配比7:10,其原料产气率可达127 mL/g以上,折算成甲烷的原料产气率可高于60 mL/g。     

微量金属元素添加频率对牛粪厌氧发酵特性的影响

为研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵特性的影响,每隔1,3,5,7d向牛粪厌氧发酵液中添加Fe、Co、Ni元素。结果表明,7d添加1次微量金属元素的发酵组效果最佳,产气率和总产气量最高,COD去除率最高;每1d添加1次的挥发性有机酸(VFA)和产气量都最低,分析认为微量金属元素添加频率过高会破坏反应器内的营养平衡。     

基于Box-Behnken建立NaOH对黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气模型研究

以大庆区域的秋季秸秆和杏树岗奶牛广场牛粪为实验材料,采用单因素静态实验法对厌氧发酵产气技术进行优化.运用Box-Behnken进行设计,以黄贮和牛粪混合厌氧发酵产气为响应值,探究黄贮和牛粪固体质量浓度(TS)、发酵温度、添加不同浓度的NaOH,KOH对产气效率的影响,经过响应面分析建立的数学模型,结果显示黄贮和牛粪混合...     

低温玉米秸秆与猪粪、牛粪混合厌氧发酵的初步研究

采用自行设置的小型可控性恒温厌氧发酵装置,利用自主驯化的低温发酵菌群,分析在15℃条件下猪粪、牛粪与玉米秸秆混合发酵过程中的各项指标变化.结果表明,牛粪与玉米秸秆4个处理比猪粪与秸秆处理启动快,pH值在发酵过程中有个先降低后升高的过程,猪粪与秸秆混合发酵总产气量高于牛粪与秸秆混合发酵总产气量,猪粪与秸秆混合发酵总甲烷气体产气量高于牛粪与秸秆混合发酵总甲烷气体产气量.     

纤维素酶对棉花秸秆发酵的影响

在人工瘤胃模拟装置的条件下,以棉花秸秆为底物,采用3种纤维素酶(酶1、酶2和酶3)进行体外产气试验. 结果表明:①酶1活性较好,48h平均产气量为17.22ml,与其他处理0.05水平差异显著 , 酶浓度为5g/L时产气量最好,干物质消失率最高;②酶3活性最差,其中酶浓度为10g /L 时产气量最低,干物质消失率也最低;③纤维素酶对产气量、干物质消失率和中性洗涤纤维残余量的影响基本一致.     

多周期注采条件下储气库油管的屈曲行为

储气库注采井油管是注采气过程的双重通道,因储气库在运行过程中具有注采气量大、运行时间长、强注强采及多周期注采等特点,油管长期处于复杂的力学环境中,极易发生屈曲行为,导致失效风险升高.为此,结合气藏型储气库运行特征,建立多周期注采条件下储气库油管屈曲受力和变形量理论模型,并以某储气库实际注采井为例,开展油管屈曲行为判断与...     

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.     

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。     

黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响

为研究泥炭自有成分黄腐植酸对泥炭产甲烷的影响,提升甲烷产量,在草本泥炭产甲烷发酵反应系统中分别加入0(CK)、5(T5)、10(T10)、50(T50)和100 mg·L^-1(T100)黄腐植酸,分析为期43 d发酵反应过程中的总产气量、日产气量、还原糖含量、挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)含量和pH的变化规律。结果表明,CK处理的甲烷总产量为16.57 mL·g^-1,T5、T10、T50、T100处理的总产气量分别为21.23、15.55、15.30、11.45 mL·g^-1,其中T5处理的甲烷总产量最高,为CK的1.28倍。各发酵组均于第8或第9天达到产气峰值,其中T5处理在第9天达到1.81 mL·g^-1的产气量最高峰,是CK处理的1.70倍。且添加黄腐植酸可促进还原糖和VFA降解,同时使发酵系统的pH更适于产甲烷菌生存。综上所述,泥炭自有成分腐植酸中可溶于水的黄腐植酸对泥炭产甲烷具有显著促进作用。     

碳酸盐岩底水气藏型储气库动态特征及水淹机制

储气库注采气能力、库容及工作气量是衡量储气库能力的重要指标,储气库动态特征分析是评价储气库能力的重要手段。基于某碳酸盐岩底水含硫气藏改建储气库(A储气库)的多周期注采生产情况,通过系统分析储气库运行动态特征,评价了水平井注采气生产能力,利用两种方法对储气库库容进行复核,分析了气藏H2S质量浓度变化,评价了脱硫运行方式,结果表明:该储气库单井产能高,库容落实程度高,具备高效开发潜力,但仍需探索脱硫运行方式。研究分析了A储气库生产中出现的AH1井水淹停产问题的形成机制,提出了恢复气井生产能力的具体方案,并成功应用于现场。研究成果对中国碳酸盐岩底水气藏型储气库生产运行及能力评价具有指导作用。(图1,表5,参20)     

蘑菇废弃菌棒及其与猪粪混合发酵对沼气产量及质量的影响

为了研究厌氧消化过程中日产气量、累计产气量和甲烷含量随厌氧消化时间的变化规律,在中温35℃±1℃条件下,采用批式单相厌氧消化工艺,分别用香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒与猪粪混合发酵。结果表明,蘑菇菌棒具有很好的产气潜力,其中香菇菌棒TS产气量最高,为142.9mL.g-1,平均产气量664.1mL.d-1,杏鲍菇菌棒所产气体甲烷含量最高,平均63.8%;添加猪粪调节蘑菇菌棒C/N至25/1,对香菇菌棒前期严重酸化现象起到了很好的缓冲作用,使香菇菌棒、杏鲍菇菌棒和平菇菌棒累计产气量较单一物料分别提高了131.5%、97.9%和79.9%。研究结论为:香菇、杏鲍菇和平菇废弃菌棒均具有良好的产气潜力;添加猪粪能显著提高蘑菇菌棒累计产气量,同时提高香菇菌棒甲烷含量,降低杏鲍菇菌棒甲烷含量,对平菇菌棒甲烷含量影响不大。     

提高低温沼气发酵效果的研究

为了促进寒区沼气生产,通过在低温条件下对产甲烷菌群的传代富集,以及沼气促进剂的投放,研究提高低温沼气发酵的效果。结果表明:第一代累计产气量100.0 mL,甲烷含量为45%左右,第五代为338.3mL,第六代则达到了367.7mL,甲烷含量也增至65%以上;在第五代中筛选出的高效产甲烷菌群中投入促进剂,累计产气量可达到428.0mL,增加产气率达40%以上,甚至超过了第六代产气效果16.4%。可见,随着代数的增加,菌群数量、产气量均相对增加,启动时间逐渐缩短;而沼气促进剂也能够增加甲烷发酵的效率,从而大幅提高产气量。     

醋酸预处理对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的影响

为了探究醋酸预处理提高厌氧发酵产气量的原因,研究用醋酸预处理水稻秸秆,之后将预处理后的水稻与牛粪混合进行厌氧发酵,测定发酵初始环境和发酵过程中纤维素酶活力、还原性糖含量、VFA 含量、pH 及日产气量,并且对其发酵过程中的稳定性系数进行分析。结果表明,水稻秸秆在 4%的醋酸浓度下预处理 4 d 处理组的总沼气产量最高为 11 605 mL,且显著高于未经预处理总沼气量 6 450 mL（P<0.01）,且该处理的日产气量的峰值提高和出现的时间提前;厌氧发酵的初始环境、过程环境、环境稳定性以及他们之间的相互作用关系受醋酸预处理影响;醋酸预处理提高总沼气产量的主要原因是,醋酸预处理使厌氧发酵初始环境和过程环境更加协调,使发酵系统更加稳定。研究表明,醋酸预处理能够显著提高沼气产量,为醋酸预处理技术提供一定的参考。     

堆肥预处理对生物质厌氧消化特性的影响

[目的]探索通过生物预处理提高富含纤维素、木质素等难降解成分原料厌氧消化的产气率的最佳工艺和生物学特性。[方法]利用好氧堆肥的方式对生物质进行预处理,研究预处理对厌氧消化过程中产气率、甲烷含量、pH值、水解酶活性和COD去除率等特性的影响。[结果]经过3～6d的堆肥预处理,厌氧消化产期率明显提高,气体中甲烷含量达到70%,对提高COD去除率和原料中各种水解酶活性等均有明显促进作用。[结论]生物质堆肥预处理的最佳时间为4～5d。堆肥预处理可通过提高厌氧消化原料的初始温度和各种水解酶的活性,明显提高生物质厌氧消化过程中沼气产气率。