能源草厌氧发酵产气性能与动力学分析

选取象草和杂交狼尾草等5种能源草为发酵原料,采用中温批式厌氧消化工艺,研究能源草发酵前后理化特性变化和发酵产气性能,并对累积产气动力学分析。研究结果表明:不同能源草的发酵产气性能与原料特性之间有较大的关系,其产气率与木质素成负线性相关。杂交狼尾草由于刈割时生长时间较长,使得木质素质量分数(24.88%)较高,其产气性能较差,实际产甲烷率仅为理论产甲烷率的26.95%,而华南象草刈割时木质素质量分数(15.82%)较低,其产气性能较好,VS累积产气率为379.58 m L/g,VS产甲烷率为228.55 m L/g,生物燃气中甲烷体积分数为60.21%。对累积产气曲线拟合,发现采用修正Gompertz方程能较好模拟能源草发酵累积产气率的变化过程。该研究可对能源草的能源化开发利用提供参考。     

猪粪和水牛粪厌氧消化产甲烷潜力的研究

采集江西地区两种代表性家畜粪便进行生物质特性分析,根据Buswell经验公式对其进行理论甲烷产量计算,并通过生化甲烷潜力测定试验对两种生物质的实际产气特性进行分析。结果表明,本研究中采集的猪粪和水牛粪的理论产甲烷潜力分别为646.7 mL·g-1VS和606.1 mL·g-1VS,其在生化甲烷潜力测定试验中实际产甲烷量分别为479.4 mL·g-1VS和307.6 mL·g-1VS,其生物降解率分别为74.1%和50.8%。水牛粪便的产甲烷潜力曲线和降解速率表明其生物降解过程中存在抑制因素。     

温度和青贮对杂交狼尾草和餐厨垃圾混合厌氧发酵的影响

为探究温度和青贮处理对杂交狼尾草和餐厨垃圾混合厌氧发酵性能动力学特性的影响,在不同温度(中温37℃,高温55℃)和不同青贮(0 d, 90 d)条件下进行序批式试验,研究温度和青贮对二者混合厌氧发酵系统性能影响,并通过3种动力学模型进行对比分析。结果表明,温度相较于青贮处理对系统pH值和系统运行性能影响较大。对于原料产气率,鲜草和餐厨垃圾混合发酵系统在高温条件下具有更好的产气性能,较中温时提高了74.85%;而青贮草和餐厨垃圾混合发酵系统在中温条件下产气性能更优,较鲜草组提高了94.51%。采用修正的Gompertz方程,Logistic方程和Transference方程对原料产气速率进行动力学分析发现,修正的Gompertz模型拟合程度最高,其中鲜草与餐厨垃圾在高温条件下混合厌氧发酵时具有最大的产气潜能和产气速率,其值分别为364.25±2.46 mL·g~(-1)VS和109.85±5.29 mL·g~(-1)VS·d~(-1);青贮草与餐厨垃圾混合发酵系统在中温条件下获得最大的产气潜能为363.47±10.65 mL·g~(-1) VS。     

刈割时间对杂交狼尾草成分及厌氧发酵性能影响试验

以杂交狼尾草为原料,采用批式中温厌氧发酵工艺,研究生长期为30、60、91、128、175 d的杂交狼尾草的成分及厌氧发酵沼气产量。研究结果表明:刈割时间对原料成分有较大的影响,原料中C质量分数、碳氮比,干物质(TS)、挥发性固体物(VS)和木质素的质量分数随着刈割时间的延长呈升高的趋势。杂交狼尾草在单位土地面积上的干物质产量随刈割时间的延长先增加而后降低,其中生长128 d时刈割干物质产量最高,可达15.01 t/hm2。原料的产气率也随刈割时间的延长先升高而后降低,其中生长60 d的杂交狼尾草的产气性能最高,其挥发性固体物的产气率和产甲烷率分别为0.68、0.37 L/g。综合干物质产量和原料产气率,杂交狼尾草在不同刈割时间下单位面积土地上的生物质量可产沼气量为848.07~6 279.73 m3/hm2,相应的年产能为165.49~292.66 GJ,可见杂交狼尾草是一种有潜力的厌氧发酵原料。     

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。     

啤酒糟产沼气潜力试验研究

文章以啤酒糟为发酵原料,在厌氧发酵温度35℃±1℃条件下进行序批式沼气发酵试验,发酵历时60 d,总固体TS浓度为6%时,其原料产气率为115 mL·g~(-1),TS产气率为139 mL·g~(-1)TS,VS产气率为149 mL·g~(-1)VS,池容产气率为0.11 mL·mL~(-1)d~(-1)。结果表明,啤酒糟是较好的沼气发酵原料。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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%。     

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%。     

7种添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响北大核心

文章研究了7种添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵制沼气的影响。在中温(35℃),TS质量分数6%,VS接种率20%,初始pH值7.5条件下,探讨了不同添加剂对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,除活性炭对杂交狼尾草厌氧发酵具有一定的抑制作用外,其余添加剂均显示了较好的促产气性能。各添加剂的最优添加量分别为:FeCl20.5 mg·L^(-1)d^(-1),Co Cl_20.1 mg·L^(-1)d^(-1),NiCl_20.4 mg·L^(-1)d^(-1),酵母提取物为1.0 g·L^(-1),纤维素酶(1500 U·g^(-1))10 g·L^(-1),吐温20(0.01%)0.25 g·L^(-1)。甲烷产量提高比例最大值达到27.36%。     

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。     

剩余污泥和粪便厌氧消化产气潜能研究

文章选取污泥和粪便作为研究对象,进行中温批量厌氧消化对照试验。结果表明:污泥和粪便的原料产气潜能分别为27.3 m3·t~(-1)和4.1 m3·t~(-1),粪便和污泥厌氧发酵周期较短。以粪便和污泥作为厌氧消化原料的发酵过程中,酸化现象不明显,较快进入产甲烷阶段,发酵后期p H值和氨氮值升高。粪便COD,TS,VS产气率分别为0.16 m3·kg~(-1)COD,0.14 m3·kg~(-1)TS和0.24 m3·kg~(-1)VS,污泥COD,TS,VS产气率分别为0.36 m3·kg~(-1)COD,0.55 m3·kg~(-1)TS和0.62 m3·kg~(-1)VS。     

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。     

不同工艺阶段的苎麻废水厌氧消化产沼气研究

文章采用厌氧消化对苎麻废水进行产沼气研究,比较生物酶浸泡废水、烧碱煮炼废水、煮炼后清洗废水3种不同性质的苎麻废水在产沼气规律和能力方面的差异。结果表明,生物酶浸泡废水产气时间最长,可达4天,其余两种废水仅为3天,且生物酶浸泡废水产气率最高,原料产沼气潜力为1.13 mL·mL~(-1)废水,原料产甲烷潜力为0.49 mL·mL~(-1)废水;其COD和BOD5降解率最高,分别为76.3%和82%;其COD产气率和产甲烷率也最高,分别为169.1 mL·g~(-1)和56.9 mL·g~(-1)。煮炼后清洗废水的BOD5产气率和产甲烷率最高,分别为530.4 mL·g~(-1)和56.9mL·g~(-1)。3种废水都可通过厌氧消化去除大部分有机物,减轻后续处理压力,并且生物酶浸泡废水产气率最高,可用于生产沼气,为苎麻加工提供绿色能源。     

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%。     

能源草酶解光合生物制氢实验研究

利用王草、象草、柳枝稷、紫花苜蓿这4种常见能源草的纤维素酶酶解液作为产氢底物,对其光合生物制氢性能进行了实验研究,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,对比了不同类型能源草的产氢能力,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,验证了能源草作为光合制氢原料的技术可行性。结果表明,当产氢工艺条件为光合细菌接种量30%、温度30℃、光照度2 000 lx、发酵时间120 h时,紫花苜蓿产氢性能最好,王草次之,而象草和柳枝稷的产氢性能较差。王草、象草、柳枝稷和紫花苜蓿的累积产氢量分别为75.3、27.2、26.1和81.6 m L,最大产氢速率分别为7.83、3.5、4.33、14.75 m L/(h·L)。