沼气工程厌氧发酵过程的监测与控制北大核心

沼气工程能够对有机废弃物进行无害化处理和资源化利用,产生清洁能源,近年来受到了越来越多的重视。厌氧发酵过程的可控性与稳定性影响着沼气工程的推广应用。文章通过对沼气工程中厌氧发酵过程的温度、p H值,C/N,水力停留时间和有机负荷率等重要的工艺参数以及挥发性脂肪酸、抑制物浓度、沼气产量与组成、容积产气率和降解率等关键指标进行分析,描述了在厌氧发酵过程中需要监测的参数,进而实现对沼气厂厌氧发酵过程的监测与控制,这对沼气工程实验室监测体系的建立、沼气厂运行稳定性的提高以及厌氧发酵过程的工艺优化等具有重要意义。     

响应面法优化生物炭与牛粪混合厌氧发酵工艺

为了提高厌氧发酵产气效率,在单因素试验基础上,采用响应面法对厌氧发酵工艺参数进行优化,通过Box-Behnken中心组合试验设计,以厌氧发酵产气量为响应值,研究发酵温度、总固体浓度和生物炭添加量3个因素对厌氧发酵的影响,建立相关数学模型,并进行试验验证。结果表明:3个因素对厌氧发酵产气效率的影响均达到显著水平,最优工艺条件为发酵温度41℃,总固体浓度8.9%,水稻秸秆炭7.9%,在此工艺条件下,厌氧发酵产气量达到2735 mL±37 mL,与预测产气量2693 mL,两者偏差在2.0%以内。因此,所建模型能较好地用于生物炭与牛粪混合厌氧发酵产气量的预测。     

不同恒温条件厌氧发酵的沼气成分研究

为了研究发酵温度对厌氧发酵产沼气的成分影响,在4个11.5 L的发酵罐中进行了恒温19℃,30℃,37℃和52℃的鲜牛粪厌氧发酵实验,并用沼气分析仪实时测量了沼气成分。实验结果表明,37℃恒温厌氧发酵的产气量和产甲烷量为最大,其发酵周期为22天,在发酵周期内干物质产气率为0.31 m3.kg-1,池容产气率为0.76 m3.m-3d-1,平均甲烷含量为53.59%;19℃厌氧发酵的产气量和产甲烷量都为最小。     

厨余垃圾含固率对干式厌氧发酵工艺在实际工程应用中的影响及控制

随着垃圾分类政策在全国各城市开始实施,厌氧发酵处理逐渐成为厨余垃圾处理的主流工艺投入使用。主要介绍了干式厌氧发酵工艺在厨余垃圾处理工程实践中的设计参数和运行情况。近2年的实际运行结果表明,干式厌氧发酵系统在高有机负荷、高含固率物料下可以稳定运行,VS降解率、产气率等运行指标都能达到设计水平,但是干式厌氧发酵系统对于原料的含固率和VS都有相应要求。通过对运行数据的整理分析,经过物料衡算建立了物料平衡方程,计算出了干式厌氧发酵系统处理厨余垃圾的污泥产率,为项目的稳定运行和今后同类型项目的设计提供了理论设计依据和工程实践参考。     

甘蔗物料与餐厨垃圾协同厌氧发酵及工程参数分析

以单一甘蔗物料、餐厨垃圾和两者混合物料开展厌氧发酵试验,验证混合原料协同厌氧发酵生产生物沼气的良好性能,并对混合物料的工程运行参数进行分析.结果表明,餐厨垃圾与甘蔗物料的协同作用,提升了甘蔗物料的日产气量,减缓了餐厨垃圾单一物料日产气量的波动.混合物料的产气峰值较餐厨垃圾提前4 d,物料产气率和TS产气率分别为140....     

温度、接种量及微量元素对水葫芦产甲烷的影响

在实验室进行了不同接种量(接种物VS与水葫芦VS比例分别为0,0.5,1,2)、不同发酵温度(35℃,55℃)以及微量元素Fe2+,Co2+,N i2+对水葫芦厌氧发酵的影响,结果表明,加大接种量有利于提高水葫芦厌氧发酵的启动与产气率,综合产气量、原料降解率,以接种比例1较适宜。55℃高温厌氧发酵有利于加快厌氧发酵进程,缩短发酵周期,但总产气量及原料降解率与35℃无区别。添加适量的微量元素可以提高前7天总产气量,三种微量元素对水葫芦厌氧发酵的影响力为Fe2+Co2+N i2+。     

横推流式连续干法厌氧发酵设备设计与试验

我国干法厌氧发酵技术仍然处于试验示范阶段,尤其是连续式干法厌氧发酵技术仍停留在实验室小试阶段。针对上述问题,基于螺旋输送和真空负压出料原理,研究了横推流式连续厌氧干法发酵装置设计方法,并试制1套有效容积180 L的中试设备。该平台主要由螺旋进料、干法厌氧发酵、负压出料、气体净化收集、固液分离、在线控制等单元组成。在牛粪与玉米秸秆干物质混合质量比为3∶1、接种量30%、混合原料总固形物质量分数20%的条件下,分3个阶段启动和调试中试平台,整个调试过程共持续103 d。第1阶段,反应器在室温下运行33 d,平均容积产气率为0.17 m~3/(m~3·d);第2阶段,提升反应器温度至中温38℃,反应器平均容积产气率升至0.25 m~3/(m~3·d)左右,但pH值有明显降低,且沼气中甲烷含量降低;反应器运行68 d后进入第3阶段,通过添加沼液提高接种量,之后反应器的容积产气率快速升高,最高可达0.58 m~3/(m~3·d),此阶段中试装置平均容积产气率为0.48 m~3/(m~3·d),甲烷质量分数稳定在56%左右,混合原料的干物质降解率达到48%以上。结果表明,该横推流式连续厌氧干法发酵平台可实现固体物料的连续进出料和稳定连续产气,达到了设计要求。     

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%。     

接种物浓度对厌氧发酵产气特性影响的研究

接种物浓度是影响厌氧发酵产气速度和产气量的重要因素。为此研究了在物料浓度一定的情况下，不同接种物浓度对反应器启动、COD去除率、产气量及产气速度的影响。研究表明：在接种物浓度为6％、物料浓度与接种物浓度之比为1：1的情况下，反应器启动速度快，COD降解率和产气量都相对较高，平均产气速度怏。     

储藏方式对玉米秸秆厌氧发酵产沼气的影响北大核心

要实现农作物秸秆厌氧发酵产沼气的规模化、可持续利用,就需要考虑秸秆的储藏问题。试验比较了新鲜、堆沤、冷藏和风干不同储藏处理的玉米秸秆厌氧发酵产沼气效果。结果表明,四组样品中,堆沤处理的产气效果最好,TS产气率和甲烷产率比鲜样分别提高了22.02%和25.33%,风干样产气效果和鲜样基本一致,冷藏处理的产气效果最差,TS产气量和产甲烷量比鲜样下降了22.37%和26.60%。说明玉米秸秆的储藏方式会对厌氧发酵产沼气的效果产生影响。     

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。     

预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响

在中温(35℃)条件下,分析了不同预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵过程中产气特性的影响,比较了厌氧发酵前、后水稻秸秆组分变化的情况,结果表明:氨化预处理的秸秆产气量最大,VS(挥发性固体)产气量达到356.80 mL/g,比对照组高11.70％;各组甲烷质量分数的最大值均达到了70％以上,甲烷含量差异不显著;水稻秸秆厌氧发酵后的木质纤维素含量均呈现下降的趋势,木质纤维素的降解率与产气量成正比,氨化后的水稻秸秆与原水稻秸秆相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为28.49％、51.73％和7.13％.     

中高温条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵产沼气研究

为研究中高温下条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵的产沼气特性影响,选取风干后的羊粪与芒果废弃枝叶进行厌氧发酵产沼气试验。试验设置5个配比：单一羊粪、单一芒果废弃枝叶、羊粪与芒果废弃枝叶(1∶1、1∶3、3∶1)3个配比,在3种恒温温度(35℃、45℃、55℃)下进行厌氧发酵,共计15个处理,发酵周期32天。试验结果表明：相对于芒果废弃枝叶单一发酵,羊粪与芒果废弃枝叶混合发酵可获得较好的产气效果,但相对于羊粪单一发酵,各温度下混合发酵的产气量并没有更好的表现。综合比较,羊粪和芒果废弃枝叶混合发酵在配比3∶1、45℃发酵状态下的发酵完成时间最短为17天,且TS产气率和VS产气率最大,具有一定的产气潜力。     

不同预处理对茶树叶厌氧发酵产气的影响

文章以茶树叶为发酵原料,厌氧活性污泥为接种物,在接种量为25%,配料TS浓度为7%和恒温35℃下,研究了纤维素酶预处理、高温蒸煮处理与Na OH预处理3种预处理方法对茶树叶厌氧发酵产气性能的影响。试验数据经过改Modified Gompertz模型处理,获得相应的厌氧消化动力学参数(最大累积产气量、最大产气速率和滞留时间),并计算出TS和VS评价指标。分析结果表明:经纤维素酶与Na OH预处理可以不同程度提高产气能力,并缩短发酵启动时间。Modified Gompertz模型拟合不同预处理茶树叶厌氧发酵累积产气量随时间变化具有较好相关性,拟合结果中质量分数4%的Na OH预处理茶树叶产气效果最好,发酵累积产气量2860 m L,最大产气速率127.9m L·d-1,总固体产气率、挥发性固体产气率分别为109.58 m L·g-1,116.73 m L·g-1,优于其他实验组与对照。因此,碱处理可能成为今后茶树叶沼气工程较理想的预处理方法。     

连续干式厌氧发酵中试系统设计与试验

设计了以卧式浆叶轴机械搅拌厌氧发酵罐为核心的干式发酵技术与成套装备.利用该技术建成干式厌氧发酵中试工程.工程包括预处理及进料系统、厌氧发酵系统、沼气净化与贮存、增温保温系统、出料系统等.工艺方案中克服了干式厌氧发酵进出料困难、传质传热不均的难题,实现了连续高温干式厌氧发酵产沼气.中试结果表明,系统运行稳定,产气效果较好,平均有效容积产气率达3.0 m3/(m3·d).     

牛粪厌氧发酵污泥回流试验

为提高两阶段厌氧发酵系统的效率,对混合使用在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥的污泥回流工艺进行了研究。综合回流试验以进料质量分数、日进料量和污泥回流比为影响因素,以COD去除率、产气量为评价指标,采用二次回归旋转试验设计,研究COD去除率和产气量在各参数影响下的变化规律。结果表明：进料质量分数、日进料量和污泥回流比是影响两个评价指标的主要因素,其中混合污泥回流量的影响显著;试验得出该厌氧发酵系统的最优工艺参数为进料质量分数8.21%、日进料量7.15L/d、污泥回流比30%。     

醋渣沼气发酵潜力的研究

以醋渣为原料,在严格控制厌氧发酵温度为38℃±1℃的条件下,采用批量发酵工艺,进行厌氧发酵产沼气试验。结果表明,醋渣是良好的沼气发酵原料,其TS产气率和VS产气率分别为359.18 mL.g-1,392.67 mL.g-1,容积产气率为0.1675 mL.mL-1d-1。     

中高温条件下不同碳氮比对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响

文章研究温度、C/N对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。将鸡粪与玉米秸秆混合(C/N为20∶1)作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在35℃,42℃,50℃这3个温度梯度下进行厌氧发酵,并和纯鸡粪进行对比试验,研究中高温条件下不同C/N原料发酵效果。结果表明,在35℃,42℃和50℃这3个不同温度下,无论是纯鸡粪原料还是鸡粪和玉米秸秆混合原料,温度越高,产气越多,产气潜力也越大,而且混合原料整体都比单鸡粪发酵产气潜力高。综合分析,鸡粪的最佳发酵条件:发酵温度为42℃,原料最佳C/N为20∶1。     

电气石对牛粪厌氧发酵特性的影响

为了提高牛粪厌氧发酵效率,增加产气率,笔者提出在牛粪厌氧发酵过程中加入电气石粉末的方法.通过构建试验装置,进行添加电气石的牛粪厌氧发酵试验,监测各反应器发酵过程中挥发性脂肪酸VFA浓度,COD,氨氮浓度,pH值,细菌的数量及产气量的变化情况,分析电气石的加入量对牛粪厌氧发酵特性的影响.实验结果表明,各反应装置在产酸阶段...     

大型海藻厌氧发酵特性研究

文章采用中温批式厌氧发酵工艺,研究清洗及未清洗海带在不同接种率下,盐度对厌氧发酵特性的影响。研究结果表明:相同底物浓度发酵时,未清洗海带的产气性能要优于清洗海带,无机盐对产气率提高约13%~25%。未清洗海带组在盐度为12.96 g·L~(-1)时的产气性能最佳,产气率和产甲烷率分别为464.4±0.39和288.28±0.24 m L CH_4·g~(-1) VS_(added),比相同条件下清洗海带的产甲烷率提高29.56%,此时发酵液中主要金属离子浓度K~+4780 mg·L~(-1),Mg~(2+)250 mg·L~(-1),Ca~(2+)130 mg·L~(-1)和Na~+1600 mg·L~(-1),表明适宜浓度的无机盐有利于厌氧发酵的产气性能。