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。     

不同添加剂对猪粪厌氧发酵的影响

传统猪粪厌氧发酵沼气产率低,重金属含量高,限制了其在厌氧消化的广泛应用。文章选用猪粪为发酵原料,采用中温(35℃±1℃)厌氧发酵,发酵周期为35 d,通过添加不同种类添加剂(2. 5%粉煤灰,2. 5%生物炭,2. 5%磁性粉煤灰和2. 5%磁性生物炭),研究它们对厌氧发酵沼气产量和甲烷含量的影响。同时,分析了厌氧消化运行过程中的p H值,COD,VFAs,NH+4-N以及厌氧消化后重金属浓度的的变化。结果表明:添加2. 5%的粉煤灰,2. 5%的生物炭和2. 5%的磁性粉煤灰均能促进猪粪的厌氧发酵,与空白对照相比,产气总量提高了约5%～12%; 4种添加剂对猪粪厌氧发酵产甲烷也具有促进作用,相对于空白对照组提高了4%～10%。猪粪厌氧发酵后,各实验组中重金属Cu和Zn的浓度都普遍升高,分别提高了1. 08～1. 35和1. 02～1. 10倍,表现出明显的"相对浓缩效应",这主要是因为有机质的降解,导致重金属浓度的升高。     

猪粪厌氧干湿发酵产气效率对比

为了对比研究猪粪厌氧干湿发酵的产气效率,文章在中温37℃±1℃,接种物与原料的比例为1∶1的条件下,设置发酵浓度分别为8%和20%进行猪粪厌氧发酵产沼气实验。结果表明:猪粪厌氧湿发酵(发酵浓度为8%左右)的发酵产气周期要比猪粪厌氧干发酵(发酵浓度为20%左右)的更短;猪粪厌氧干发酵的VS产气率以及VS降解率均要高于猪粪厌氧湿发酵,且VS产气率提升了22. 10%;猪粪厌氧干湿发酵降解过程与Logistic方程的相关系数R~2均高于0. 99,Logistic方程可很好的反映猪粪厌氧干湿发酵过程的规律。     

添加蛭石对奶牛粪厌氧干发酵的影响

为了提高奶牛粪厌氧干发酵产气效率和研究蛭石对厌氧干发酵中酸积累的影响,文章尝试添加不同量的蛭石至发酵体系中,总发酵浓度为22%,蛭石添加量分别为总发酵浓度体积的2%,5%,8%。结果表明:添加蛭石在发酵前期能有效抑制VFAs的生成,减轻酸化作用,并且还能加快启动实验和提高产甲烷效果。蛭石最适宜添加量应该控制在5%左右。该研究为蛭石作为添加剂对厌氧干发酵的相关研究提供支持。     

猪粪干发酵出料流动性的研究

物料流动性是影响猪粪干式沼气发酵的重要因素,文章采用流速表征物料的流动性,参考污泥输送流速,并模拟生产规模干式沼气发酵工程,确定猪粪干发酵物料流动的临界流速为6 mm·s~(-1)。以猪粪干式沼气发酵残余物为对象,研究了发酵残余物总固体(TS)含量、出料管管径、出料管进出口高度差对发酵残余物物料流动性的影响。物料下降过程平均流速测试结果表明,TS含量越小,管径越大,高度差越大,流动性越好。TS 18%和TS 19%的物料,在管径75~150 mm的出料管中,在高度差100~800 mm下,都具有流动性。TS 20%的物料,在管径125~150 mm的出料管中,在高度差达到100 mm时,具有流动性;在管径75~100 mm的出料管中,只有在高度差达到300 mm时,才具有流动性。TS 21%的物料,在管径150,125,100,75 mm的出料管中,只有高度差分别达到300,400,600,800 mm时,才具有流动性。TS 22%的物料,在管径75~125 mm的出料管中,在高度差100~800 mm下,都没有流动性;在管径150 mm的出料管中,只有在高度差达到600 mm时,才具有流动性。     

常温条件下猪粪干发酵的启动

在室温(25℃),接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,对高固体浓度猪粪厌氧干发酵过程的启动进行了研究.从第10天开始,挥发酸,氨氮和游离氨达到相对稳定的水平,分别为7.5,4.1,0.28 g·kg-1.整个实验期间反应器内pH为8.05 ～8.23.产气速率从第7天开始达到相对稳定水平(58.1 L· d-1),此时的池容产气率为0.83 m3·m-3d-1,但是温度降低4℃导致产气速率降低35.5％左右.产气成分中CO2和CH4的含量在36小时内出现一个快速增长的趋势,其中CO2在第36小时左右达到峰值56.3％,此时CH4的含量为40.5％.CH4含量第20天左右达到60％,CO2含量低于40％.试验表明,在25℃左右,接种污泥和猪粪干物质比为1∶1的条件下,20天左右能够启动猪粪厌氧干发酵反应器.     

不同粪便交替发酵对固定床厌氧反应器发酵性能的影响

为研究畜禽粪便厌氧发酵产沼气时,不同类型粪便的交替发酵对反应体系性能的影响,进行了牛粪和猪粪这两种最典型粪便的连续交替发酵实验。实验阶段,水力停留时间(HRT)为5天,第1~18天,进料为猪粪,COD先为5000 mg·L-1,后提高到10000 mg·L-1。第19~42天,交替进料为牛粪,COD先为10000 mg·L-1,后提高到15000 mg·L-1。结果表明,进料猪粪时的COD去除率为75%~88%,产气6~9 L·d-1,pH值波动范围大,增大负荷后,罐体容易酸化。而交替成牛粪后的COD去除率下降至60%,产气3~5 L·d-1,pH值经短暂缓冲后迅速恢复稳定在6.8~7.0,罐体耐负荷冲击能力较强,不易酸化。整个粪便交替过程中,产甲烷含量较高,CO2没有积累,菌群结构基本稳定,反应器运行正常,可通过提高负荷得到更高的甲烷产量。     

猪粪沼液预处理对麦秸厌氧消化性能的影响

文章研究了沼液预处理麦秸对厌氧消化产气性能的影响,以麦秸为原料,猪粪沼液做预处理剂,预处理含水率分别为30%,50%,70%和90%。结果表明:在中温预处理3 d的条件下,含水率为70%时产气性能最佳。单位VS产甲烷量为243.90 mL·g~(-1),较未预处理麦秸提高了38.89%;VS去除率为61.84%,较未预处理组提高了24.01%。由此可见,沼液可以作为一种很好的预处理剂用于厌氧消化工程实践。     

添加猪粪对稻草厌氧消化产气性能的影响

文章以稻草为发酵主原料,考察添加不同猪粪量对稻草厌氧消化产气性能的影响。结果表明,添加适量的猪粪能改善稻草厌氧消化的产气性能,均衡日产气量,避免单一稻草厌氧消化日产气量的大幅度波动;添加大量猪粪不利于混合物料被充分利用产气,而且会造成消化液中氨氮的积累和SCOD值的增加;当添加的猪粪量达到稻草与猪粪的VS比为3∶1时,物料厌氧消化的单位TS总产气量最大,产气量值为310 m L·g-1TS,比单独稻草厌氧消化的单位TS总产气量高4%。     

不同添加剂对青贮玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响

农作物秸秆是沼气生产的主要原料,但因其季节性收获特点,必须合理储存才能为沼气全年生产提供高质量原料。为探索不同储存条件下青贮玉米秸秆的产沼气潜力,文章研究比较了干黄秸秆(DC)、青贮秸秆(无添加剂,ME)和3种添加剂青贮秸秆(纤维素酶CB、布氏乳杆菌LB、异常毕赤酵母PA)在中温(37℃±1℃)条件的厌氧发酵特性和产沼气性能,并通过修正Gompertz模型比较产沼气潜力。结果表明,各青贮组的产气量及产甲烷量有所不同,但在整体上青贮对玉米秸秆产气特性的保存有积极作用。青贮过程并没有降低玉米秸秆的厌氧消化产气特性,甚至在产气和产甲烷等方面还略有提高。通过Gompertz方程的拟合,CB组最大产气量约为176.10 L,最大产甲烷速率约为6.38 L·d~(-1),延滞期约为12 d,厌氧消化试验综合效果最佳。     

外源重金属对猪粪厌氧发酵产气特性的影响北大核心

文章针对当前畜禽粪便中重金属含量较高的问题,研究外源添加重金属对厌氧发酵的影响,旨在为我国沼气工程的健康、稳定运行提供一定的科学依据。以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,通过监测沼气产量及甲烷含量,研究外源添加重金属Cu,Zn,Cr对猪粪厌氧发酵产气特性的影响。通过试验研究,得出如下结论:在添加外源重金属Cu和Cr的沼气发酵中,随着发酵反应中重金属Cu含量增大总产气量减少,甲烷含量降低;在添加外源重金属Zn的沼气发酵中,外源Zn可促使产气高峰提前,可提高甲烷含量。     

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。     

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。     

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。     

不同磷酸盐浓度对厌氧颗粒污泥发酵产氢的影响研究

实验以高浓度有机废水为发酵底物,接种颗粒污泥进行厌氧发酵制氢,研究不同磷酸盐浓度条件下的产氢效果。结果表明:当磷酸盐的浓度为6 mmol.L-1～8 mmol.L-1时,对有机废水制氢具有促进作用,在浓度为8mmol.L-1时,氢气含量为56.3%达到最大。随着磷酸盐浓度的增加,化学需氧量(COD)去除率和出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度也逐步提高,但当磷酸盐浓度升至10 mmol.L-1时,由于进水营养比例失衡,产氢产乙酸菌群的活性受到抑制,产气率也因此减少。     

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。     

厌氧干发酵反应器中物料流动的数值模拟

当干发酵物料TS5%时,物料符合非牛顿流体特性。运用CFD的方法,对物料在厌氧干发酵反应器中的流动进行数值模拟,得到了物料在反应器中的速度场。保证反应器顶部压力3000 Pa和物料在反应器中的流动周期3天的初始条件,对TS 5.4%,TS 9.1%,TS 12.1%,TS 20%这几种物料在反应器中流动的模拟结果进行对比。保持反应器的高度以及流动边界条件不变,通过改变反应器原始模型的高径比,分析TS20%的干发酵物料在这几种反应器中的流动特性。分析结果表明:在贴近反应器壁面处,物料的流速极低,甚至出现了流动停滞,随着物料TS含量增加,反应器内部物料的平均流速降低,混合效果减弱。随着反应器高径比的增加,反应器的有效体积增大,物料在反应器中的平均流速降低,混合效果减弱。该项研究能够使我们获得发酵设备运行时物料在反应器中的速度场,以及观测出随着物料TS含量和反应器高径比的改变,物料流动状态的改变,可为实际工程中反应器的优化设计和运行效率的提高提供参考依据,对实际工程项目具有一定的指导意义。     

外源无机添加物对稻秸厌氧消化性能的影响

探索一种能替代猪粪且能提高稻秸生物产气量的外源无机添加物对农村户用沼气工程具有重要意义.试验从有益微生物、营养成分两个方面解析了猪粪提高秸秆产气的因素,研究了采用外源无机添加物替代猪粪对稻秸产气性能的影响.结果表明:猪粪提高稻秸产气量并非由于猪粪中微生物的作用,而是来自猪粪中的营养物质.加入外源无机添加物后稻秸的TS和VS产甲烷量(151.1,164.7 mL·g-1)较对照(120.0,130.8 mL·g-1)显著提高,且略高于添加猪粪处理(131.8,143.6 mL·g-1);加入外源无机添加物使发酵后稻秸体积和质量的减少量均高于添加猪粪的处理.经济效益分析表明,选用元机营养盐替代猪粪进行发酵,每吨稻秸可节省202.9元,且同时减轻劳动量.     

吸附型添加剂对玉米秸秆厌氧消化的影响

为解决秸秆沼气工程中存在的原料转化率低、消化时间长等问题,选取吸附型添加剂(麦饭石、沸石)作为厌氧消化调节剂,研究比较不同比例的添加剂对消化原料的降解率、产气率等方面的影响.结果表明,吸附型添加剂在消化过程中起到了微生物载体的作用,有利于菌种的富集.添加麦饭石有利于日产气峰值的提前出现,添加10％麦饭石比添加15％麦饭石的日产气效果好,其最高的日产气峰值为1212 mL.添加沸石有利于累计产气量的增加,添加15％沸石比添加10％沸石的累计产气量高50.74％,其最高的净累计产气量为19519 mL.     

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。