能源草单独厌氧发酵产气性能研究

以柳枝稷、荻和杂交狼尾草为原料,采用批式中温厌氧消化工艺,研究不同能源草的原料特性及厌氧发酵性能。研究结果表明:不同能源草品种其原料特性和产气性能差别较大,并且这种差别与能源草的生长阶段有关。这几种能源草发酵过程中的平均甲烷含量为51%~52%,产甲烷率为214~288 mL·g-1VS,其中杂交狼尾草的产气率要高于柳枝稷和荻,其挥发性固体的最高产气率和产甲烷率分别为552 mL·g-1VS和288 mL·g-1VS,比柳枝稷的产气率和产甲烷率分别高24%和26%。该研究可为筛选适宜厌氧发酵的能源草品种提供参考。     

渗滤液与菜场生物质垃圾厌氧消化研究

在CSTR系统下采用逐渐提高有机负荷的半连续进料方式,研究中温(35℃)条件下渗滤液与菜场生物质垃圾混合厌氧消化的规律和性能。研究表明,试验在有机负荷条件下,以垃圾填埋场渗滤液为培养液的CSTR厌氧消化系统能顺利的进入甲烷化阶段,两种不同物料填料下,甲烷产率均稳定。当有机负荷提升到1.25 gVS·L-1d-1时,系统出现了最大日产气量、最大日产甲烷量和最大单位产甲烷率,其中以菜场生物质垃圾为物料的VS分别为6.25 L·g-1,4.58 L·g-1和0.62 L·g-1;以菜场生物质垃圾与渗滤液按7∶3比例混合填料的VS分别为6.10L·g-1,4.15 L·g-1和0.67 L·g-1。1.25 gVS·L-1d-1有机负荷时,产气性能更佳。     

城市生活垃圾特性及其厌氧消化产甲烷潜能研究

文章以城市生活垃圾为原料,对比分析城市生活垃圾快速好氧发酵预处理前后理化特性的变化,并通过批式厌氧消化实验对预处理前后的厌氧消化产甲烷潜能进行了对比研究。结果表明,经过快速好氧发酵预处理,城市生活垃圾pH值升至7.86,C/N下降至30~35,碱度出现明显增加,易降解有机物部分降解,难降解有机物的百分含量增加。厌氧消化阶段,未处理和预处理城市生活垃圾中有机物单位VS累积产甲烷量分别为265.0~301.6 mL·g-1VS和308.3~358.4 mL·g-1VS,预处理垃圾单位VS累积产甲烷量比未处理高16.34%~18.83%;未处理和预处理城市生活垃圾中有机物VS去除率分别为75.87%~81.19%和81.28%~88.00%,预处理垃圾VS去除率比未处理高5.41%~6.81%。     

玉米秸秆水热预处理作用机理和厌氧消化特性研究

为了探究玉米秸秆水热预处理作用机理和厌氧消化特性,文章利用不同的水热预处理强度对玉米秸秆进行预处理,然后进行中温厌氧消化.研究结果显示:一定强度的预处理能够增大玉米秸秆的产甲烷性能.logR0为2.45时,玉米秸秆获得了最高VS产甲烷率,为158.07 mL·g-1 VS,比未预处理组的VS产甲烷率112.82 mL·...     

超市生物质废弃物混合原料厌氧消化实验研究

为寻求超市生物质废弃物无害化、资源化处理新途径,文章以腐烂、变质或过期的香蕉、土豆、鱼和酸奶等为原料,研究其不同有机负荷条件下中温厌氧消化产气性能。结果表明:与粪污、秸秆、餐厨废弃物等常规原料相比,超市生物质废弃物具有极佳的产沼气能力,在发酵原料:接种物总固体(TS)比例约1∶3条件下,TS和VS产气率分别达1077.9 mL·g-1和1147.1 mL·g-1,TS和VS降解率最高,分别为57.5%和67.7%,产气平均CH4体积分数55.7%。表明超市生物质废弃物可作为有潜力的厌氧消化原料。     

回流对餐厨垃圾和稻草混合两相厌氧消化的影响

文章以餐厨垃圾和稻草为原料,研究了不同进料负荷和回流对半连续式两相厌氧消化产气及系统能量平衡的影响。试验结果表明,不回流的酸化相(A1)和甲烷相离心液回流的酸化相(A2)的产酸量随着负荷的提高而显著增加,其对应的甲烷相(R1,R2)的日产甲烷量随着进料负荷的提高也逐渐增大。在酸化相中,当进料负荷为10 g VS·L-1d-1,水力停留时间为10天时,A1和A2的产酸量同时达到最大,分别为30583 mg·L-1和47559 mg·L-1,A2比A1的产酸量提高了55%。在甲烷相中,当负荷为4 g VS·L-1d-1时,R1,R2的单位VS产气率达到最大,分别为0.43 L·g-1VS和0.51 L·g-1VS,R2比R1单位VS日产甲烷率提高了18.6%。     

番茄茎叶与牲畜粪便协同厌氧消化性能研究

为确定番茄茎叶与牲畜粪便混合物料的协同作用对厌氧消化产甲烷的影响,文章研究了中温(37℃±1℃)和固体质量分数为12%时,牛粪或猪粪与番茄茎叶按挥发性固体比例(1∶0,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,0∶1)混合厌氧消化产甲烷性能。结果表明:添加高比例的牲畜粪便对甲烷产量具有明显的协同促进作用。当牲畜粪便与番茄茎叶混合比例为3∶1时,甲烷产率和累计甲烷产量达到最大值,猪粪混合组分别为294.41 mL·g~(-1) VS和16087mL,较牛粪混合时分别提高了23.84%和10.79%。牛粪或猪粪与番茄茎叶混合厌氧消化协同作用值分别为-9.97%~25.48%和-7.05%~20.34%,混合比例为1∶3时产生了拮抗作用,甲烷产量分别降低了9.97%和7.05%。修正的Gompertz方程能较好反映物料混合厌氧消化产甲烷过程,拟合结果的R2在0.9855~0.9989之间。     

湿贮存对玉米秸秆厌氧消化性能的影响

文章以华北地区和东北地区的玉米秸秆为原料,经前期原料特性分析及沼气发酵潜力的对比研究,分别进行实验室规模和工业规模湿贮存试验,研究湿贮存对原料产气潜力的影响并通过修正Gompertz模型进行动力学分析。研究结果表明,湿贮存可明显提高玉米秸秆厌氧发酵日均产甲烷峰值和甲烷含量。两个地区的玉米秸秆的沼气累积净产量分别为395 m L·g-1VS和396 m L·g-1VS,经过湿贮存60天的玉米秸秆品质较佳,沼气累积净产量分别提高7.5%和14.7%;在青贮壕内湿贮存365天的玉米秸秆品质明显降低,沼气累积净产量降低了23%。采用修正Gompertz方程能够较好模拟湿贮存前后玉米秸秆厌氧消化性能。因此玉米秸秆的高效湿贮存是其沼气工程高效稳定运行的前提。     

不同预处理对餐厨垃圾厌氧联产氢气和甲烷的影响

通过批式两相厌氧消化实验,考察了不同预处理方式对餐厨垃圾和接种污泥厌氧消化联产H2和CH4的影响。酸预处理、碱预处理和热预处理都能够提高酸化阶段H2体积分数和累计负荷产氢体积,酸预处理时分别达到27.58%和40.06 m L·g-1VS,比餐厨未预处理的提高了2.03倍和2.76倍。酸化发酵液的组成与餐厨垃圾的预处理方式相关。采用碱预处理后VFAs与餐厨未经预处理的区别不大。酸预处理和70℃热预处理后乙醇含量显著降低,主要以乙酸和丁酸为主,乙酸、丁酸质量浓度之和分别达到5426.27 mg·L-1和5622.06 mg·L-1。不同方式预处理后的酸化发酵液在产甲烷阶段的累计负荷产CH4体积为631.43 m L·g-1VS~669.26 m L·g-1VS。酸预处理餐厨的酸化发酵液产甲烷阶段累计负荷产甲烷体积最高,达到669.26 m L·g-1VS,比未预处理的提高了9.10%,高于70℃热预处理的。酸预处理餐厨的单位负荷氢气甲烷联产净能量收益最高,为24.37 k J·g-1VS,比未预处理的21.94 k J·g-1VS提高了11.08%。     

餐厨垃圾和稻草混合产酸工艺优化提高产甲烷性能

为了考察餐厨垃圾和稻草混合的产酸及产甲烷性能,首先采用正交试验设计对影响酸化相产酸效果的4个因素即餐草比,有机负荷,酸化时间,F/M(VS/VS)比进行试验研究,然后将酸化相出料接种厌氧污泥后进行产甲烷试验。试验结果表明,当餐草比为4∶1,有机负荷为40 gVS·L-1,酸化时间为8天,F/M(VS/VS)=2∶1时,酸化相的产酸效果为最优,VFA和乙醇的总量为17200 mg·L-1,比单因素最优水平组合VFA和乙醇总量提高18%。四个因素对于VFA产量的影响依次为进料负荷﹥酸化时间﹥F/M(VS/VS)﹥餐∶草比。本次试验中,在最优的产酸工艺条件下产生的酸化出料,产甲烷性能最佳(即负荷累计产甲烷率为410.5 mL·g-1VS),系统稳定性也较好,比单因素最优水平组合甲烷产量提高11%。     

甾体制药渣发酵产沼气实验研究

文章以生产甾体类药物过程中的药渣为原料,进行批量式和半连续式沼气发酵实验。通过批量沼气发酵实验测定药渣的发酵情况和产沼气潜力。采用CSTR反应器进行半连续沼气发酵实验。批量实验结果表明:在温度为32℃和TS浓度为3.8%的条件下发酵,药渣的产气潜力达到667 mL·g~(-1)TS和748 mL·g~(-1)VS。在温度为28℃,32℃,36℃和TS浓度为5%的条件下进行发酵,28℃下药渣的产气潜力达到514 mL·g~(-1)TS和576 mL·g~(-1)VS;32℃下药渣的产气潜力达到539 mL·g~(-1)TS和604 mL·g~(-1)VS;36℃下药渣的产气潜力达到601 mL·g~(-1)TS和674 mL·g~(-1)VS。Gompertz模型的拟合结果也较好地反应了批量发酵过程中物料降解情况。半连续沼气发酵实验设置发酵TS浓度为4%和5%,发酵温度为30℃,水力滞留时间为15 d。实验结果表明:CSTR反应器最高日产气量达11 L,稳定期日均产气量为9413 mL。池容产气率最高达1.02 L·L~(-1)d~(-1),沼气中的甲烷含量达到60%以上。甾体制药渣具有良好的产沼气潜力,适宜应用于沼气工程,是一种具有广阔开发前景的生物质资源。     

鸡粪和餐厨垃圾中温厌氧发酵产甲烷特征及动力学

文章对鸡粪和餐厨垃圾中温厌氧发酵的产气特性和产甲烷动力学进行研究。鸡粪和餐厨垃圾按照混合比例(以VS计)为2∶1,1∶1和1∶2进行发酵,以鸡粪单独发酵和餐厨垃圾单独发酵为对照试验,底物浓度为15 gVS·L~(-1)。结果表明:鸡粪较少时(鸡粪与餐厨垃圾之比为0∶1,1∶2和1∶1)出现酸化,产甲烷的延迟期较长。甲烷产率和有机物去除率均随餐厨垃圾占比的增加而增大,餐厨垃圾单独发酵时最高,为254.4 mL·g~(-1)VS和54%。利用修正的Gompertz方程和一级动力学模型进行累积甲烷产量的动力学拟合,发现当鸡粪和餐厨垃圾的混合比例为2∶1时,获得最高的最大产甲烷速率3.65 mL·h~(-1)和转化速率常数0.4608 d~(-1),说明该混合比例下,产甲烷的代谢活性较高。     

单相与两相厌氧发酵处理马铃薯渣性能研究

文章采用马铃薯渣为底物建立单相与两相厌氧发酵系统进行批示实验,考察其在不同系统F/M比下的运行性能。运行数据表明:两相厌氧系统在产甲烷潜能、甲烷产率、比产甲烷效率及能量回收效率方面均比单相厌氧系统呈现出更高的性能。在最优的F/M比8下,两相厌氧系统产氢相最大产氢潜能、氢产率及比产氢效率分别为384.2±11.6 mL,18.9±2.2 mL·h~(-1)和56.7±2.2 mL·g~(-1)VS_(removed),产甲烷相最大产甲烷潜能、甲烷产率、比产甲烷效率分别为391.2±12.8 mL,7.8±1.2 mL·h~(-1)和102.1±12.6 mL·g~(-1)VS_(removed),系统最大能量回收效率为5.5×10~(-3)kW·h。     

绿化废弃物与污水污泥混合比对污水污泥厌氧消化性能的影响

文章以污水处理厂污水污泥和干湿绿化废弃物(Gd,Gw)为研究对象,采用中温(35℃)共厌氧消化的方法,研究了干湿绿化废弃物与污水污泥(S)VS混合比分别为1∶2,1∶3时,与单纯污水污泥厌氧消化相比,在产甲烷量和溶解性有机物转化率上的差异,明确添加绿化废弃物对污水污泥厌氧消化性能的影响。研究结果表明,在相同VS条件下,绿化废弃物与污水污泥混合体系的甲烷产量与有机物转化率均明显高于单纯污水污泥体系;不同混合比对绿化废弃物和污水污泥共厌氧消化的甲烷产量有明显影响,且相同VS混合比的湿绿化废弃物较干绿化废弃物产甲烷量高;湿绿化废弃物与污水污泥VS混合比为1∶2时,混合体系单位VS累积产甲烷量最高,达291.58m L·g-1VS,较污泥单独厌氧消化提高了14.29%,较相同VS混合比干绿化废弃物提高了6.27%;最优产气工况Gw∶S为1∶2时,SCOD和溶解性碳水化合物、溶解性蛋白质和VS的转化率较污泥单独厌氧消化分别提高了2.28%,10.22%,16.89%和14.70%。由于添加绿化废弃物后,混合体系相比单独污水污泥系统,提高了有机物转化效率,是其产甲烷量较高的根本原因。     

废弃食用油脂中温厌氧发酵特性研究

为了研究废弃食用油脂中温厌氧发酵特性,对废弃食用油脂进行了中温35℃±1℃批式发酵,主要考察了不同原料与接种物比(F/I)和碳氮比(C/N)条件下,甲烷产量和FVA的变化情况,并运用修正的Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合。实验结果表明,在中温条件下,F/I比值为1∶6,1∶3,1∶2和2∶3时,废弃油脂都能较好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为737,418,342和300 m L·g~(-1)TS。采用修正Gompertz模型分别对1∶6,1∶3,1∶2和2∶3实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为823.68,461.12,379.43和339.20m L·g~(-1)TS,最大产甲烷速率分别为56.25,31.03,24.79和20.63 m L·d~(-1)g~(-1)TS。C/N值为28∶1,14∶1,7∶1和4∶1时,随着C/N减小最大产甲烷产量不断增大,分别为185,308,395和460 m L·g-1TS。     

餐厨垃圾三相分离的固态残渣与水稻秸秆混合干式厌氧消化的产气规律研究

餐厨垃圾三相分离后的固态残渣碳氮比较低,通过添加水稻秸秆调节其碳氮比后开展干式厌氧消化序批实验,考察其产气规律.结果显示:在65 d的发酵周期内,纯餐厨废渣的干式厌氧消化产气潜力为389.5 mL·g-1 VS,按5∶1的比例加入水稻秸秆的产气潜力可以达到409.9 mL·g-1 VS,二者混合发酵产气率较单一原料增加...     

芦苇秸秆中温发酵产沼气的实验研究

文章以新鲜芦苇秸秆为发酵原料,分别对其进行打碎和切碎预处理,在恒温30℃条件下进行全混合批量式沼气发酵实验。实验结果表明,两种预处理方法的发酵时间均为62 d,芦苇秸秆打碎处理的TS产气率和VS产气率分别为467 mL·g^-1和570 mL·g^-1,芦苇秸秆切碎处理的TS产气率和VS产气率分别为560 mL·g^-1和685 mL·g^-1,芦苇秸秆切碎处理的产气潜力明显大于芦苇秸秆打碎处理,且芦苇秸秆切碎处理的甲烷含量也较前者高。说明将进行芦苇秸秆切碎处理有利于它发酵产沼气,发酵产出的沼气品质较好。     

奶牛粪最大甲烷生产潜力的估算和测定

采用序批式厌氧发酵实验装置,在30℃条件下对牛粪的最大甲烷生产潜力进行测试。实验测出牛场牛粪的最大甲烷生产潜力为0.187 m~3CH_4·kg~(-1)VS。系统的含氧量,p H值对甲烷产量的影响显著。同时根据其成分,引入各组分权重在一级水解速率方程的基础上建立新的奶牛粪便最大产甲烷潜力的估算公式。然后与其它方法的估算值、实验值进行比较,结果表明,通过该估算公式,可较准确地估算出最大甲烷生产潜力。且该方法简单易行,可为牛粪厌氧发酵装置的设计及工程运行提供理论支持。     

不同来源接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及微生物群落结构分析

接种物的特性关系到能否正常启动厌氧消化系统，是厌氧消化系统启动成败的关键所在。以牛粪(NF)、秸秆厌氧消化液(ZY)和餐厨干发酵物出料(CN)3种接种物为研究对象，研究了不同接种物对不同原料产氢烷潜力的影响及其微生物群落结构特性。结果表明：厨余-CN和玉米秸秆-NF组的最高产甲烷和产氢速率分别为42.4和26.5 mL·g^-1VS·d^-1。玉米秸秆-NF组的累积甲烷产量最高为80.9 mL·g^-1VS,分别比其它实验组累积产甲烷量高出18.1%～255.4%。玉米秸秆-NF组在产甲烷和产氢气方面均为最优，其次是厨余-CN组。Proteiniphilum(16.2%)、Turicibacter(12.6%)和Methanocorpusculum(80.5%)、Methanobrevibacter(18.6%)是NF接种物在属水平上的优势细菌和古菌。因此，不同微生物样本的微生物群落结构存在较大显著性差异，不同原料的产氢烷潜力均受不同接种物中的多种微生物种类和丰度的影响，牛粪接种物消化玉米秸秆原料的产氢产甲烷潜力最优。     

碱预处理提高剩余污泥厌氧产甲烷性能研究

文章针对剩余污泥细胞壁难打破、水解难,厌氧消化产甲烷效率低的问题,采用中温批式厌氧消化实验探讨了不同浓度碱预处理对其产甲烷性能的影响。结果表明采用0.1,0.5和1.0 mol·L~(-1)的NaOH对污泥在厌氧消化前进行预处理,可有效促进污泥胞内有机物溶出,使可溶性COD含量比对照组分别提高了1.5倍,2.2倍和3.5倍。0.1和0.5 mol·L~(-1) NaOH预处理的污泥甲烷产量分别为170.8和253.6 mL·g~(-1)VS_(added),比对照组分别提高了101.7%和199.4%。动力学模型参数表明,0.5 mol·L~(-1) NaOH预处理的污泥的水解速率常数和最大产甲烷速率分别为0.091 d~(-1)和15.13 mL·g~(-1)VS·d~(-1),均明显高于其他处理组,另外该预处理组厌氧消化的延滞期由对照组的2.5 d缩短至1.2 d,说明碱预处理促进了污泥的水解和缩短了厌氧产甲烷过程启动周期。