不同配比牛粪与农村生活废弃物混合发酵的产气潜力研究北大核心

在恒温35℃和发酵液TS为8%的条件下,研究了不同配比(TS质量比分别为1∶9,3∶7,5∶5,7∶3和9∶1)奶牛粪和果蔬废弃物、奶牛粪和餐厨垃圾以及肉牛粪和果蔬废弃物混合发酵的产气效果。结果表明,累计产气量和TS产气量最高的是配比为5∶5的奶牛粪和餐厨垃圾,分别达20702 mL和259 m L·g^(-1),最低的则是配比为3∶7的奶牛粪和餐厨垃圾,分别仅为1173 m L和15 m L·g^(-1)。发酵过程中牛粪与生活废弃物以5∶5,7∶3和9∶1配比混合发酵的pH值均维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵累计产气量均较高;而配比为1∶9和3∶7时,发酵过程中pH值几乎均低于5.5,厌氧发酵受到明显抑制。因此,在牛粪与生活废弃物混合发酵时,增加牛粪比例可提高厌氧发酵的累计产气量和发酵液中pH值的稳定性。     

牛粪高浓度批次厌氧发酵试验研究

在试验室条件下,对牛粪高浓度批次厌氧发酵进行试验研究,考察发酵温度、干物质含量和接种率对牛粪高浓度厌氧发酵效果影响。试验结果表明:牛粪高浓度厌氧发酵在工艺上是可行的;高温55℃厌氧发酵较中温35℃厌氧发酵产气快,发酵周期短,但能耗高,二者总累计产气量相近;高温厌氧发酵第15d累积产气量基本都达到了总产气量的95%以上;接种充分和发酵条件适宜条件下,干物质含量TS对累计干物质产气率影响较小,高浓度厌氧发酵可以有效提高反应器效率,且节水节能;随着接种率增大,高温高浓度厌氧发酵启动越迅速,平均日产气量越高,产气速度越快;接种率为30%时,第15d累计产气量为5 113mL,相当总产气量97%。     

马铃薯皮渣与牛粪不同配比产沼气效果研究

文章以马铃薯皮渣和牛粪为原料,通过厌氧发酵装置,进行混合发酵产沼气实验。将马铃薯皮渣和新鲜牛粪分别以100:0,80:20,50:50,20:80和0:100的比例均匀混合,利用自制的厌氧发酵装置在30℃的恒温条件下持续发酵34 d。通过测定反应体系的产气速率、沼气中CH_4含量、累计产气量、反应体系pH值变化情况,探究不同比例的马铃薯皮渣与牛粪配比对发酵产气效果的影响。研究表明,添加高比例的马铃薯皮渣对累计产气量具有明显优势,而牛粪对于加快产气速率具有明显促进作用。马铃薯皮渣和新鲜牛粪以80:20配比添加的反应体系累计产气量最高,但CH_4的平均浓度较低,连续34 d产CH_4平均浓度为58%。未添加马铃薯皮渣即配比为0:100发酵体系所产沼气中CH_4平均浓度高达75%,但累计产气量较低。因此,从原料有效利用角度考虑,马铃薯皮渣与牛粪配比为80:20时最适合发酵,TS有效利用率为35.22%,产气率为291.71 L·kg~(-1)。     

酒糟沼气发酵的基础探究

文章开展了中温(38℃±1℃)条件下含固率为6%,8%的酒糟批式厌氧发酵产沼气的研究。结果表明:酒糟极易酸化形成大量挥发性脂肪酸(VFAs),是良好的沼气发生原料。发酵27 d(发酵基本结束)时,TS为6%,8%的酒糟TS产气率分别为402.08 m L·g~(-1),387.81 m L·g~(-1),VS产气率分别为441.84 m L·g~(-1),426.16 m L·g~(-1)。TS为6%,8%酒糟的最佳发酵周期分别为14 d,15 d。     

接种率对农村有机生活垃圾厌氧发酵的影响

文章以农村有机生活垃圾为原料,采取中温(35℃±1℃)的条件进行批式厌氧发酵实验。实验采用了两个不同发酵浓度(原料TS含量4.32%,5.18%)和5个不同接种率(接种物TS含量4.55%,6.26%,6.88%,8%,9.13%)的不同组合。实验结果表明:在原料TS含量为5.18%及接种物TS含量为6.88%(接种率为135%)的条件下,甲烷产量最高,原料产甲烷潜力为0.18 L·g~(-1) TS·d~(-1),农村有机生活垃圾产甲烷量随接种率的提高呈现先升后降的趋势。同时通过定期测定发酵液的电导率发现,在该厌氧发酵正常的情况下,电导率范围在8~10m S·cm~(-1)之间。     

甘蔗叶添加对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响

为研究餐厨垃圾各组分的厌氧消化性能,试验将餐厨垃圾分为果蔬类、主食类、肉类与混合餐厨分别进行厌氧发酵实验。结果表明,果蔬类餐厨产气最快,主食类餐厨产气峰值最大,混合餐厨累积产气量最大、产气性能最优;肉类、果蔬类、主食类和混合餐厨的单位干物质产气量分别为201.24,343.63,418.40和436.71 mL·g~(-1)TS。为提高餐厨垃圾的厌氧消化性能,解决我国南方大量甘蔗叶废弃、焚烧等引起的污染问题,文章以餐厨垃圾为主要发酵原料,研究添加甘蔗叶对餐厨垃圾中温厌氧发酵的产气特性,pH值,TS和VS去除率等参数的影响,寻求最佳的甘蔗叶添加量配比。结果表明,甘蔗叶添加后与餐厨垃圾发生协同作用,可以促进厌氧发酵,提高产气量,产气过程相对比较平稳;混合物料的累积产气量随甘蔗叶所占比例的降低而先升高后降低,当餐厨垃圾与甘蔗叶干物质比为4∶1时产气性能最佳,单位干物质产气量达到452.67 mL·g~(-1)TS,TS和VS去除率比纯餐厨垃圾分别提高了6.43%和11.98%。     

不同发酵条件对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响北大核心

为了探讨接种率、发酵料液总固体浓度、温度、料液初始p H值对杂交狼尾草厌氧发酵产气性能的影响,通过自行设计的可控性恒温发酵装置,设置以10%为梯度,10%-50%的5个接种率;以2%为梯度,质量分数为4%-12%的5个总固体浓度;以10℃为梯度,25℃-55℃的4个温度;以0.5为梯度,6.5-8.5的5个初始p H值,进行杂交改性狼尾草批量厌氧消化试验。结果显示,控制接种率20%-30%,TS浓度12%,温度为35℃,调节初始p H值在中性至弱碱范围对杂交狼尾草的厌氧发酵比较有利。在上述条件下,接种率为20%的试验组总产气量为28.6 L,原料TS产气率525 m L·g^-1。该研究可为杂交狼尾草厌氧发酵产沼气技术和设备研发提供参考。     

不同物料厌氧消化最佳酸化时间的研究

该试验以生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)作为发酵原料,主要研究在常温(20℃±1℃)和中温(35℃±1℃)的条件下,不同物料达到pH值稳定状态的最佳酸化时间以及在酸化过程中TS,VS,pH值,COD理化性质的变化。最终研究结果表明:在常温条件下,生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)的最佳酸化时间分别是5天,4天,7天,7天和4天;在中温条件下,生活垃圾、餐厨垃圾、粪便、污泥以及它们的混合物料(生活垃圾∶粪便∶污泥∶餐厨垃圾=10∶5∶1∶1,以TS计)的最佳酸化时间,分别是4天,3天,6天,5天和3天。据实验数据可知,中温条件酸化效果比常温条件酸化效果好。     

酶预处理对秸秆类原料厌氧发酵特性的影响

为探索经木霉培养液预处理的秸秆厌氧消化产气特性,利用实验室自制小型厌氧发酵装置,在中温(30±1)℃条件下,分别对经预处理的稻秸、麦秆和稻麦秆混合物进行批式厌氧发酵试验。结果表明:料液质量分数10%、接种物质量分数20%条件下经木霉培养液预处理过的秸秆产气量有明显提升,稻秸、麦秆、稻麦秆混合物总产气量分别达到14 555、15 103、17 130 m L;甲烷含量显著增长,平均甲烷体积分数分别为48.2%、45.4%和47.8%,较对照组提高205.1%、213.1%、214.5%。最高甲烷体积分数分别达60.5%、66.1%和66.8%;原料利用率较大提高,化学需氧量COD日均降解量分别为522.23、542.50、668.72 g/d,TS产气率分别达172.84、183.12、205.54 m L/g;其中经预处理后的稻麦秆混合物在产气量增加的前提下,大大缩短厌氧发酵时间(DT90:17 d)。发酵过程p H值、挥发性脂肪酸(VFA)变化情况均在正常范围。     

渗滤液回流条件下多层床厌氧干发酵产气特性

设计了一种试验规模的多层床式厌氧发酵反应器,以猪粪为发酵底物,稻草为调理料,试验研究在渗滤液回流条件下分层及不同床层厚度对厌氧干发酵产气特性的影响。结果表明:厌氧发酵床分层对原料累计产气量、最大产气量及甲烷体积分数等产气特性均有显著影响。床层厚度由250 mm降为150 mm时,累计产气率由135.7 L/kg增加到172.1 L/kg,提高了26.8%;最高日产气量由97.4 L增加至111.9 L,增加了14.9%,但日均产气量没有明显的变化;最高甲烷体积分数可增加9%,且最高甲烷体积分数出现的时间随床层厚度的降低明显提前。发酵床分层还对渗滤液的pH值和COD值有显著影响,250、200和150 mm 3个不同处理组的pH值从初始值分别升高了8.6%、6.5%和4.8%,COD下降了21.0%、15.0%和14.0%,即床层厚度明显影响渗滤液的入渗和回流效果。     

中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵产气动力学的研究

研究以餐厨垃圾为原料,在中温(37℃)和高温(55℃)条件下开展批次试验。通过测定各项产气指标探究不同温度对餐厨垃圾厌氧发酵产气性能的影响,并采用Gompertz模型和一级动力学模型对中温和高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累计产甲烷量进行拟合。结果表明,高温厌氧发酵最大产甲烷潜能为398.33 mL·g^-1VS,高出中温发酵32.37%,高温条件下餐厨垃圾厌氧发酵累积沼气产量和甲烷产量分别为665.89和399.41 mL·g^-1VS,显著高于中温条件下的累积沼气产量及甲烷产量。餐厨垃圾高温发酵甲烷生成速率常数k为0.43558 d^-1,高于中温发酵动力学常数(k=0.31367 d^-1),餐厨垃圾高温厌氧发酵产甲烷速率高于中温发酵。综上所述,相较于中温条件,高温条件下餐厨垃圾批次厌氧发酵产气性能更优异。     

牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响

为研究牛粪与花椰菜废弃物的不同配比对厌氧发酵产沼气的影响,在中温条件下(35℃),以5种处理进行混合厌氧发酵,测定了厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)特性的变化。结果表明:花椰菜废弃物与牛粪的混合比例为2∶1时,总产气量比花椰菜废弃物对照组提高7.43倍,最高甲烷含量比花椰菜废弃物对照组提高了51.73%;同时,提前了水解酸化阶段,提高了体系的pH值,降低了VFA浓度。     

pH与曝气耦合调控厌氧发酵相分离技术研究

为验证pH调节与曝气处理对两相厌氧发酵相分离的影响,文章研究了以葡萄糖为底物,不同起始pH值(5.5,6.5,7.5)、不同间隔时间(8h,12h,16h)通入不同量的空气(3 L,5L,8 L),对厌氧发酵产甲烷的影响,并进一步研究了pH调节与曝气处理对秸秆两相厌氧发酵相分离的影响.结果表明:通过连续曝气处理可以降低反应器料液的pH、升高反应器料液的氧化还原电位,起始pH、曝气间隔时间及曝气量分别为6.0,8h和5L对厌氧发酵的产气量和产甲烷量的抑制有明显效果.将秸秆两相厌氧发酵系统中水解产酸相初始pH调到6.5以下,结合每天曝气3次(间隔8小时),每次曝气量≥1L空气·L-1反应器(等于或大于容器体积),不用产甲烷相沼液作水解相消化液补充回流条件下,可以有效地抑制甲烷产生,基本实现两相有效分离.     

香蕉皮中温厌氧发酵产沼气性能研究

主要研究了以香蕉皮为原料在中温条件下批量厌氧发酵产沼气的可行性及性能,试验探究香蕉皮原料浓度和接种物浓度这两个因素在中温条件下对批量厌氧发酵产沼气的影响,分别记录产气情况,以及发酵完成后的pH值。结果表明,香蕉皮浓度3%和接种物浓度3%时,产气情况最好,加大接种物浓度会加重酸化,影响产气。      

腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵产沼气试验研究

文章以腐烂柑橘果实和猪粪为原料,通过测定厌氧发酵过程中发酵液和沼气的各项指标,探讨二次调节pH值是否可启动橘类比高的厌氧发酵系统及在此条件下腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵产沼气的最佳配比和最优接种率.研究表明:用石灰水调节pH值,尿素调节其C∶N,二次调节pH值可以重新启动橘粪比高的厌氧发酵系统.在二次调解pH值情况下,腐烂柑橘与猪粪混合厌氧发酵最佳配比为2∶1,接种率30%最为适宜.该组合条件下产气可维持30天,TS产气率为480.69 mL·g-1,平均甲烷含量为51.5%,COD去除率为75.14%.     

不同因素对羊粪干法沼气发酵产气效果的影响

为研究温度、含水率及接种比例对羊粪干法沼气发酵产气效果的影响,以羊粪为原料,采用单因素试验方法,进行干法沼气发酵试验。结果表明:温度、原料含水率对产气效果影响显著。相对湿法发酵,中温发酵(35±1)℃效果更加优于常温发酵(25±1)℃;发酵物料含水率越高,沼气发酵速度越快,单位TS累计产气量越高;接种比例在8:2(TS比36:1)时对单位TS累计产气量影响显著,在7:3~5:5(TS比21:1~9:1)时影响不显著;从单因素试验结果看,发酵温度在(35±1)℃、原料含水率在80%及接种比例在7:3~5:5(TS比21:1~9:1)时,羊粪干法沼气发酵效果最好。该试验结果为以羊粪为原料的干法沼气工程工艺设计提供了理论依据。     

冬瓜皮特征成分及厌氧发酵处理可行性研究

为考察冬瓜皮厌氧生物处理的可行性试验,试验首先对冬瓜皮的特征成分进行检测分析;其次,在中温条件下,对冬瓜皮进行厌氧发酵产气特性试验研究。理化性质检测结果显示,冬瓜皮中的碳氮比为16.4∶1,挥发性物质(VS)约占干物质(TS)45.05%,理论上讲,冬瓜皮不太适合厌氧生物法处理;厌氧发酵试验结果表明,冬瓜皮的厌氧发酵产沼气潜力比较高,即单位原料质量产气量达0.379 L·kg~(-1)TS,最大产甲烷速率为0.015L·kg~(-1)TSd-1,但是从产气成分看,甲烷含量明显偏低,最高只有39.7%。从文章研究综合分析,冬瓜皮不适宜厌氧发酵生物处理。     

微量元素对玉米秸秆厌氧发酵产沼气及辅酶F_(420)的影响

以玉米秸秆为厌氧发酵基质,以微量元素Fe、Co、Ni混合液为添加液,研究中温条件下微量元素的添加对玉米秸秆厌氧发酵产沼气及辅酶F420活性的影响,探讨添加频次与产气效果的关系。结果表明:添加微量元素试验组的累积产气量和产气率稳定性优于未添加试验组;微量元素的添加频次不同,其产气效果也不同;当微量元素混合液中Fe、Co、Ni的浓度为1.0、0.1、0.2mg/L时,每天添加微量元素的试验组产沼气效果最佳,比未添加组累积产气量提高23%,TS、VS降解率分别提高16.1%和22.3%,辅酶F420含量高峰值显著提高。本研究为提高玉米秸秆厌氧发酵的产气效果提供了依据。     

香菇废弃菌棒厌氧发酵产气规律正交试验

为探索高碳原料厌氧发酵产气特性,在(35±1)℃条件下,采用批式厌氧消化工艺对香菇废弃菌棒进行厌氧发酵试验。采用L9(33)正交试验设计,研究预处理天数、接种物质量分数和料液质量分数对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气的影响,得出高碳物料厌氧发酵最佳工艺组合。结果表明:高碳物料并非厌氧发酵产沼气的最佳原料,但经适当预处理后其产气性能有较大提高,TS产气率达0.16 L/g,参比对照组增长128.57%。各因素对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气影响的主次顺序为:预处理天数(极显著)、料液质量分数(极显著)、接种物质量分数(不显著)。同时应用多元回归理论建立多元回归模型,有助于预测香菇废弃菌棒不同发酵条件组合下的产气量。     

碱性树脂对厌氧发酵的影响

为研究碱性树脂的添加对秸秆厌氧发酵活性污泥的影响,比较研究了中温37℃条件下,接种污泥利用糖为底物进行驯化时的产气率、产甲烷率、pH值等指标的变化情况。研究结果表明,经碱性树脂驯化的活性污泥总固形物(TS)和可挥发性固形物(VS)含量与未经碱性树脂驯化的活性污泥相比降低了12.66%和19.25%。利用秸秆发酵产气阶段,对照组在第10d达到产气高峰,最高总产气量1100ml,产甲烷率为71%;而加入碱性树脂的实验组在发酵的第3~6d就形成一个产气高峰,并且最高总产气量为1550ml气体,产甲烷率可达到83%。