秸秆沼气工程湿法发酵工艺参数优化研究

秸秆生物气化工程生产沼气是处理和利用秸秆的行之有效的方法,既防止了废弃秸秆污染和影响周边环境的问题,又解决了农村清洁能源短缺的难题。为此,研究了秸秆沼气工程的工艺方法及湿法发酵工艺参数的优化,为沼气规模化生产提供技术支撑和参考。研究表明:干物质(TS)浓度为8%、发酵温度为35℃、厌氧发酵周期35天,容积产气率最高可达76m3/(m3·d)。     

马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧消化工艺参数优化

为了探索马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧消化产气特性和优化工艺参数,采用二次正交旋转组合设计,研究了物料质量分数、碳氮比和接种物质量分数3个因素对马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧消化产气特性及其规律,以总固体产气率为响应值得出二次回归模型和优化工艺参数,并采用Design-Expert软件对回归模型进行了优化和降维分析。通过上述试验研究,得到最佳工艺条件为:物料质量分数为9.87%、碳氮比为18.73、接种物质量分数为20.82%,预测总固体产气率为54.55 m L/g。3个因素影响主次顺序依次为接种物质量分数、物料质量分数和碳氮比,各因素间交互作用以接种物质量分数与物料质量分数的交互作用最明显。通过验证试验得出,模型预测值与试验值之间相对误差小于5%,方差分析不显著,模型拟合较好。     

秸秆厌氧干发酵产沼气的微量元素筛选

为研究微量元素对厌氧干发酵产沼气效果的影响,采用Plackett-Burman试验对7种不同微量元素进行优化筛选,以产气效果为指标,筛选对产气量有重要影响的因子。试验结果表明:微量元素对秸秆厌氧干发酵有明显促进作用,最大产气量为7 922mL,比空白组提高76.1%;显著因子为Ni,Mg,Mo。     

秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨

秸秆厌氧干发酵研究在中国已有十多年的历史,但由于种种原因至今还没得到大规模推广应用,本文介绍了秸秆厌氧干发酵技术特点和产气机理,系统地阐述国内外秸秆厌氧干发酵技术发展现状、存在问题及发展前景。并提出了解决这些技术难题的办法和秸秆厌氧干发酵规模化发展的模式和建议。     

酿酒废糟厌氧干发酵残渣好氧堆肥工艺研究

酿酒废糟是我国白酒生产过程中产生的固体废弃物,由于其高含水率和高有机质等特点,易于腐败变质而不易保存。为促进酿酒废糟资源化利用,采用厌氧干发酵从废糟中回收生物质能,但过程会产生大量的消化残渣难以利用。该研究以厌氧干发酵过程产生的消化残渣为主料并添加辅料(废糟、成熟堆肥和木屑)调节含水率至60%后进行好氧堆肥,评价将其转化为有机肥或土壤改良剂的可行性。好氧堆肥过程共持续37 d,结果表明,pH值由堆肥初始的微酸性快速转变为碱性,之后逐渐下降至中性;电导率从2.64 mS·cm~(-1)逐渐升高至3.05 mS·cm~(-1);水溶性有机碳在堆肥初始阶段快速下降,腐熟后的堆肥水溶性有机碳浓度仅为2,416.50 mg·kg~(-1)(干重);由于堆肥过程硝化作用的增强和NH_3的挥发,NH~+_4浓度不断下降,NO~-_3浓度逐渐增加,堆肥结束时NH~+_4/NO~-_3为0.247;有机物降解主要发生在堆肥过程的初始阶段,堆肥结束时有机物降解率达到20.82%,C/N降至14.87;成熟堆肥的种子发芽指数高达100.89%。和堆肥成熟度推荐指标相比,酿酒废糟厌氧干发酵残渣好氧堆肥能够在较短的时间内达到腐熟。     

添加活性炭的猪粪厌氧干发酵研究

为了提高猪粪厌氧干发酵的产气效率和研究活性炭的添加量对猪粪厌氧干发酵的影响,文章在中温(37℃±0.5℃),发酵浓度为20%,接种物和猪粪比例为1∶1的条件下,向发酵瓶内分别添加发酵体系干物质的0%,1%,5%,10%的活性炭(分别为0 g,0.8 g,4.0 g和8.0 g),进行厌氧发酵至产气结束。实验结果表明;实验从开始产气至结束一共85 d,添加8 g活性炭(发酵干物质的10%)的试验组,添加4 g活性炭(发酵干物质的5%)的试验组,添加0.8 g活性炭(发酵干物质的1%)的试验组和不添加活性炭的试验组的TS产气量分别为411 mL·g~(-1),440 mL·g~(-1),392 mL·g~(-1)和391 mL·g~(-1);活性炭添加量为发酵体系干物质的5%时,对猪粪干发酵产气效果的提升最高;添加活性炭可以缩短猪粪干发酵的HRT,且活性炭添加量越多,HRT越短。     

脱水鲜面物理杀菌工艺参数优化

研究脱水鲜面内菌落含量变化规律对延长产品货架期与提高面食品质具有重要意义。选用3组工艺参数,即温度70～90°C、相对湿度70%～90%和干燥时间5～20 min,采用干燥试验台进行单因素试验和正交试验,按照国家标准测定杀菌前后面条试样内菌落总数。结果表明：温度、湿度和干燥时间是影响菌落含量的重要参数;温度为80°C时,对菌落总数的影响出现拐点,温度为70～80°C时菌落总数急剧降低,温度为80～90°C时菌落总数变化缓慢且菌落总数维持在200 CFU/g;菌落总数随相对湿度和干燥时间的延长逐级递减。脱水鲜面物理杀菌的最佳工艺参数为温度80°C、湿度85%、干燥时间10 min,在此工艺条件下制得的面条试样菌落总数维持在170 CFU/g。     

番茄秸秆与发酵菌种立式螺旋混合设备参数优化

针对番茄秸秆基质化造肥处理过程中秸秆碎料与发酵菌种难以混合问题,提出立式螺旋混合搅拌装置。通过对物料的动力学分析、立式螺旋混合的离散元仿真分析和试验表明,混合3 min以后,混合变异系数小于10%,平均功耗小于0.078 1 k W,验证了对秸秆基质化处理的可行性;随搅拌叶片螺距增加,混合变异系数得到降低,功耗呈先增大后减小的趋势;随搅拌叶片转速的增加,混合变异系数同样得到降低,功耗呈大幅度提高的趋势;随填料高度的增加,混合变异系数和功耗呈增加趋势;影响混合变异系数的主次顺序依次为螺距、转速和填料高度。构建了混合变异系数与结构和工作参数的数学模型,并进行优化,得到当填料高度440 mm、转速30 r/min、螺距400 mm时,物料混合变异系数最优为4.3%;将离散元仿真功耗与试验值进行对比,误差均值为13.5%,验证了仿真结果的正确性。     

基于沼气压力调控的厌氧干发酵研究

针对制约厌氧干发酵技术推广应用的传质限制、搅拌能耗高和产气率低等瓶颈问题,文章提出了基于"周期性聚气增压,间歇性喷淋强化传质、定期快速释气泄压"压力调控的干发酵工艺。采用蔬菜废弃物和芦竹秸秆作为混合发酵原料进行中温发酵试验,研究了压力调控下干发酵的产气效果,pH值的变化及原料降解的情况。结果表明:发酵底物浓度为15%时,压力调控组的最大日产气率为62.55 mL·g~(-1)VS,相对其对照组提高了29.64%;经过50 d发酵后累积产气率为820.47 mL·g~(-1)VS,是其对照组的2.09倍;pH值均在7.0~7.69之间波动,运行良好,所产沼气中CH_4含量高达79.12%;其纤维素降解率达30.2%,约为对照组的1.2倍。表明压力调控可促进干发酵直接产出CH_4含量较高的生物天然气。     

乳酸菌发酵绿豆芽饮料工艺参数优化

采用正交试验研究乳酸菌发酵绿豆芽饮料工艺技术,为绿豆芽深加工提供理论依据。试验结果表明:适宜绿豆芽发酵的优良乳酸菌菌种为植物乳杆菌和赖氏乳杆菌;乳酸菌发酵绿豆芽最佳工艺参数为接种量1%,发酵温度16~25℃,时间7~12 d;乳酸菌发酵绿豆芽饮料最佳配方为发酵绿豆芽汁25%、混合糖9%、发酵液20%、水46%。     

麦秸中温厌氧干发酵技术实验研究

本文研究了麦秸秆中温厌氧干发酵过程中的沼气产量和发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量及其与发酵条件的相关关系。实验结果表明,沼气产量随着发酵原料中固体浓度的增加而减少;发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量和发酵原料中固体浓度的关系并不十分明显,但在沼气产量较高的发酵工况下,其发酵残留物中有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量较多,为进一步开发秸秆中温厌氧干发酵技术提供科学参考。     

猪肉干发酵工艺

以嗜酸乳杆菌和肉糖葡萄球菌作为混合发酵剂添加到猪肉干中,研究了发酵时间、发酵温度、接种量和食盐添加量4个因素,通过测定pH值和感官分析来确定猪肉干的最适发酵条件。结果显示:发酵温度30 ℃,发酵时间36 h,发酵剂接种量2.5%,食盐添加量1.5%,pH值5.2～5.3时,达到猪肉干的最佳发酵工艺条件。      

厌氧颗粒污泥PCR-DGGE图谱的优化研究

旨在为厌氧颗粒污泥微生物多样性研究的开展提供指导,实验以处理果汁废水的厌氧颗粒污泥为研究对象,对PCR-DGGE实验条件进行了优化研究。结果表明:1)采用巢式PCR对厌氧颗粒污泥内细菌与古菌进行扩增,古菌第二轮扩增时退火温度58℃,延伸时间40 s得到的PCR产物可满足DGGE的要求;2)古菌与细菌的DGGE最优变性剂梯度分别为40%~60%和30%~45%,电泳条件均为80 V,16 h;3)改进的强碱硝酸银染色法为高效低污染的染色方法。     

水稻秸秆压块成型工艺参数试验优化

田间移除秸秆可以减轻水稻重金属超标的问题,水稻秸秆压块成型可以为田间快速移除秸秆提供有利条件,因此对水稻秸秆快速压块成型设备关键部件和液压系统进行设计选型。选取压块成型过程中素秸秆长度、含水率、批次装填量等主要影响因素,以压缩块成型效果和密度为指标进行单因素试验,并在该基础上选取合适的作业范围进行多因素试验,极差分析和方差分析得到最优组合为稻秸秆含水率25%、切碎长度25 mm、批次装填量30 kg,对应稻秸秆压块成型密度为0.77 g/cm~3,压块成型效果最佳。     

秸秆固态发酵燃料乙醇工艺研究

在介绍了秸秆固态发酵生产燃料乙醇工艺中的主要存在的问题及其发展方向的基础上,系统论述了目前常用的工艺流程。通过分析预处理、水解、发酵等工艺环节的特点,提出了一种新型工艺方案:采用稀硫酸同蒸汽爆破法相结合的混合预处理方法,清水冲洗后,采用同步糖化固态发酵法,加入毕赤式酵母菌和纤维素酶,酶水解的同时得到乙醇溶液,再经过过滤、提纯、变性等,最终得到燃料乙醇。该工艺方案装备简单、发酵效率高且能耗低。     

厌氧消化处理生活垃圾工艺研究

对城市垃圾进行实验室规模的厌氧消化制取沼气的实验结果表明，生活垃圾经分类收集、破碎、搅拌粉碎后，进行厌氧处理，可以获得较高的处理效率，并能回收沼气。最佳进料固体浓度是１６％；水力停留时间应大于１０天，以１５天为宜。一吨有机垃圾可产气１１０ｍ＾３，其中甲烷含量高于５３％。在此基础上，进行了物料平衡和ＣＯＤ利用率计算。     

基于人工神经网络的秸秆挤压膨化工艺参数优化

以秸秆挤压膨化的4个工艺参数—秸秆含水率、秸秆粒度、喷嘴出口间隙和螺杆螺距为输入,以生产率为输出,建立了4×9×1结构的BP神经网络模型。训练学习后,用经验数据对所建的模型进行检验,结果表明,该网络模型具有较高的精度。同时,确定了一组最优工艺参数。     

响应面法优化水稻秸秆炭化工艺参数

采用响应面法优化水稻秸秆炭化工艺条件。在单因素实验基础上,选择热解温度、升温速率和保温时间为随机因子,进行3因素3水平的Box-Behnken中心组合设计,采用响应面法分析3个因素对水稻秸秆产炭率的影响,并建立产炭率的二次多项式数学模型。结果表明:水稻秸秆炭化时,最佳产炭条件为热解温度300℃、升温速率7.56℃/min、保温时间0.98h,在此条件下的产炭率为44.49%。随机选择水稻秸秆炭化条件,所得实验值与理论值的偏差为4.3%左右,理论值与实验值较接近,说明回归方程拟合度较高,该优化方法可行。     

厌氧干发酵混合物料的流动特性分析

将有机生活垃圾与污泥混合作为原料应用于厌氧干发酵中,对条件下的物料进行流动特性分析,利用RV2旋转粘度计测量有机生活垃圾与污泥不同混合比例和不同温度条件下的表观粘度,并绘制相应的流变曲线。结果表明:不同含量的有机垃圾与污泥的表观粘度在发酵前后不同,发酵前后污泥每增加一份其粘度分别增加15.41%,10.26%,而增加一份有机物其粘度分别降低12.79%,6.92%;原料的配比浓度对粘度有较大影响,污泥浓度与其粘度成正比关系,且发酵前的粘度是发酵后的1~3倍;混合物料在温度较低时,粘度值随温度升高而下降的趋势较大,温度较高时,这种趋势变缓;且随着剪切速率的增加表观粘度逐渐降低至最后趋于稳定。该项研究为沼气工程中的设备选型及输送等工作提供了理论参考依据,具有实际的指导意义。