新型好氧堆肥装置的设计

近年来,人们对畜禽产品的需求量不断增加,一方面我国的畜禽产业得到了长足发展,另一方面畜禽粪便带来的污染随之产生。文中设计了一种新型好氧堆肥装置,由温度数据处理模块、曝气渗透模块、数据处理模块和数据显/存模块组成,堆体内部温度分布不均匀,传感器分布在以桨叶为中心的的堆体内部,能达到精确测量,减小误差,提高堆肥效率,同时曝气部分有效增大曝气面积,通过桨叶的搅拌,不断更新堆体表面,促使空气在界面向液相转移;对堆肥过程实时监控,实现数据可视化观测。     

干法厌氧发酵装备同步升温发酵及微生态网络研究

干法厌氧发酵是提高农业农村废弃物处理效率及资源高效循环的重要技术之一。先前围绕该技术产甲烷效率低、传质传热不均匀等问题,提出了微好氧同步预升温干发酵技术,设计了配套装备,开展了小试和中试试验,产甲烷效率得到改善。为进一步提高放大装备的实际应用质量,在对发酵装置密封、进出料、喷淋循环系统等关键部件优化的基础上,探明了最优曝气量及实际应用中微好氧预升温阶段物质转化特性,揭示了微生物生态网络关系,评价了实际运行效果。结果表明：对关键部件的优化显著提升装备运行稳定性,微好氧同步预升温阶段最优曝气量为10 L/min,容积产气率达到1.20 m³/(m³·d)。物料在第40小时升温至42℃,曝气组各层物料温度较未曝气组均提高45.54%、32.46%和52.06%。同步预升温促进了物料各层纤维素和半纤维素的降解,提高了酸化效率,有机酸质量浓度分别提高59.83%、50.69%和20.85%,物料产气潜力提高34.9%。探明了微生物网络关系以及与发酵环境因子变化的相关性,发现微好氧预升温阶段具有协同作用的功能微生物SBR1031、Synergistale...     

基于TRIZ理论的秸秆好氧-厌氧联合发酵特性研究

应用TRIZ理论设计秸秆好氧-厌氧联合发酵工艺,并研究不同供气方式及加入菌剂对其发酵特性的影响。结果表明:经过好氧发酵后,各组的木质纤维素降解率均有不同程度的提高,曝气混菌组的木质纤维素降解率最高,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为46.3%、40.4%和8.2%。利用修正的Gompertz方程和一级反应方程对累积产甲烷量的拟合结果较好,R2均大于0.97,曝气混菌组累积产甲烷量的试验值可达294.38 m L/g,利用两个方程拟合数值分别为279.58 m L/g和320.11 m L/g,而经巴斯维尔公式计算得到的理论产甲烷量为424.7 m L/g,曝气混菌组的试验值仅为理论产甲烷量的69%左右,仍有31%左右的物质没有被降解,因此巴斯维尔公式对惰性物质含量较高的物质理论计算结果偏高。好氧敞口组、曝气木酶组、曝气黑曲霉组、曝气混菌组及搅拌混菌组总挥发性固体降解率分别比直接厌氧发酵组高15.99%、35.47%、37.99%、54.68%和40.92%,曝气供氧方式的效果优于搅拌供氧,曝气供氧方式下添加混菌的效果优于添加单一菌种。     

稻秸好氧厌氧两相发酵工艺与产气特性研究

木质纤维素水解困难是制约秸秆沼气生产效率提高的主要因素,针对秸秆的木质纤维素难降解问题,提出湿法好氧厌氧两相发酵工艺。在中温37℃的条件下,水解产酸发酵容器不密封,采用搅拌供气、不供气的好氧水解方式,进行两相发酵实验。结果表明,好氧厌氧两相发酵工艺能够显著破坏稻秸的木质素结构,提高木质素降解率,其搅拌供气组的木质素降解率可达4.57%,而单相厌氧发酵结束时的木质素降解率仅为0.13%,两相发酵工艺的TS产气率可达到411.19 m L/g,较单相厌氧发酵高30%左右。表明好氧厌氧两相发酵工艺可有效降解木质素并提高产气率。     

山区牛粪好氧发酵与肥料化利用的现状与对策

随着养殖业的快速发展,规模化禽畜养殖场不断增加,越来越多未能及时处理的粪便不仅占用大量土地,而且已经成为不可忽视的生态和环境保护问题。山区地貌特殊,山区养殖场小而分散,大多数的牛场内空闲场地少、空间狭小,无法进行占地面积较大的作业,鲜牛粪处理、运输较困难,无法建立集中式的大型有机肥加工厂消纳牛粪。基于此,课题组总结了贵州养牛场牛粪处理与肥料化利用的不同技术模式,评价其优缺点和综合效益,分析山区粪污处理与肥料化利用在农机装备、有机肥质量及有机肥推广应用方面存在的问题,提出加大扶持力度、提高装备水平,加强市场监管、提高有机肥质量,加强宣传报道、大力推广应用有机肥等对策与建议,以促进山区种养结合、农牧循环的绿色发展。     

有机废弃物好氧发酵反应器的开发和应用进展

好氧发酵是有机废弃物资源化利用的主要途径。在我国,大规模好氧发酵处理工程正在快速发展。一体化好氧发酵设备适用于中小型规模养殖场粪污处理利用,不仅可以提高堆肥产品质量,还可以解决建设用地限制、降低建设成本,对于促进我国畜禽养殖废弃物资源化利用具有重要意义。通过对国内外立式、卧式和新型好氧发酵设备及翻抛、曝气、控制等关键部件的研究发展现状进行综述,提出好氧发酵设备目前研究进展及存在问题,并提出研究重点。     

规模化猪场固粪好氧快速发酵工艺与设备研究

针对中小规模养猪场粪污收集与利用处理效率低、利用技术不配套等问题,以存栏量2000头的养猪场为例,计算了粪污的产生和收集量,结合养猪现有设施基础,设计了“日产日清、原位处理”的猪粪好氧快速发酵高温无害化处理工艺,设计了一种智能好氧高温发酵罐,并按照工艺设计要求,在养猪场进行了试验。结果表明：养殖规模为2000头的养猪场,每天产生含水率60%的固粪1.2t,主要构筑物占地面积485.5m2,其中设备占地13.2m2;猪粪发酵前后全氮损失率为8.3%,全磷损失率为1.7%,全钾损失率为0;发酵产物含水率为43%、蛔虫卵死亡率100%、粪大肠菌群数小于3个/g,均达到相关行业无害化卫生要求标准;当环境温度为10～25℃时,发酵罐平均能耗为63.5kW·h/d。     

餐厨垃圾、农业废弃物与奶牛粪便好氧发酵过程质量变化研究

以奶牛粪便为主要原料,以餐厨垃圾、玉米秸秆、蔬菜废弃物、蔬菜废弃物发酵尾料为辅料进行混合配比,通过自制发酵反应器进行强制通风好氧发酵,比较不同辅料与奶牛粪便发酵过程质量变化和堆肥效果的影响。试验共设6个处理（CK：牛粪;T1：牛粪+尾料;T2：牛粪+餐厨垃圾;T3：牛粪+餐厨垃圾+尾料;T4：牛粪+蔬菜废弃物;T5：牛粪+玉米秸秆）。结果表明：CK、T1、T4、T5的55℃以上高温期持续时间均达到5天,符合好氧发酵对高温期天数的要求,而T2、T3均不足5天,其中T3未达到55℃以上高温,高温期平均温度T5最高为62.8℃。发酵结束后,物料含水率损失率在27.08%-47.39%,T4处理损失率最高;pH范围在8.15-8.84,仅CK和T3处理的pH＜8.5;有机质损失率在9.19%-17.28%,以T5为最高;各处理的总氮、总磷、总钾均高于初始含量,T1和T4能够显著提升物料的总养分;重金属As、Pb、发酵后的Cd含量低于发酵前,而Hg、Cr含量则相反,尤其是纯牛粪发酵后Cr含量超标应引起重视。奶牛粪便与玉米秸秆/蔬菜废弃物混合发酵更能够有效提升堆肥品质。     

奶牛粪微好氧耦合功能膜贮存稳定性与气体减排研究

集约化养殖场奶牛粪集中产出量大,资源化利用前贮存过程因局部厌氧易产生氨气和温室气体等,造成氮素损失和环境污染。采用具有选择渗透性的功能膜作为覆盖材料同时耦合微好氧环境,对比分析未覆膜大气环境下贮存物料特性动态变化,探索微好氧耦合功能膜技术对奶牛粪稳定贮存和气体减排的可行性。以奶牛粪为原料,在智能型膜覆盖好氧堆肥反应器系统中进行为期30 d的贮存试验。试验设置覆膜组和对照组,采用反馈调节模式使反应器内氧气体积分数处于4%~6%的微好氧状态,监测分析贮存过程堆体理化、生物学指标的动态变化和主要气体排放规律。研究结果表明:微好氧耦合功能膜技术更有利于奶牛粪的稳定贮存,且与对照组相比,贮存过程排放至环境中的氨气量减少14.4%,总温室气体排放量减少25.58%,减排效果显著。     

密闭式防堵塞双轴翻堆智能化好氧堆肥装置的研究与设计

一种密闭式防堵塞双轴翻堆智能化好氧堆肥装置,属于肥料制备技术领域,该装置包括支撑架还由螺旋输送入料装置、中间传动系统、反应器主题、双轴翻堆搅拌装置、出料装置以及送氧调节装置构成;螺旋输送入料装置连接固定在反应器主体的一侧,双轴翻堆搅拌装置设置在反应器主体的内部,中间传动系统固定设置在反应器主体的顶端,双轴翻堆搅拌装置由中间传动系统控制相连,出料装置设置在反应器主体的底端,出料装置上设置,有电磁震动装置;送氧调节装置在反应器主体底部的一侧,反应器主体的顶部还设有排气阀。装置解决了内部物料板结化严重、出料易堵塞等问题,提高了堆肥反应速率,降低了生产成本。     

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。     

国内外干式厌氧发酵技术与工程现状

干式厌氧发酵技术在我国已经有十多年历史,但是国内至今没有规模化、产业化的工程案例.文章主要概述了干式发酵技术与工程在我国的现状与发展,重点分析了国外干式厌氧发酵技术现状、成熟技术及工程案例,并对四种工程化的技术进行了总结与分析,以期为我国自主开发干式厌氧发酵技术与引进国外技术提供借鉴.     

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。     

基于人粪便的好氧发酵处理设备设计及试验

针对农村生态厕所人粪便达到无害化、资源化的目的,提出一种快速、环保处理方法,进行了好氧发酵处理设备设计及样机制作,详细介绍了预混系统、发酵系统、除臭系统和智能控制系统。基于人粪便进行了好氧发酵试验,结果表明,该设备杀菌、发酵速度快,发酵腐熟度高,并且具有结构新颖、操作便捷等优点,具有良好的市场应用前景。      

有机固体废弃物渗滤床高温干式厌氧发酵的中试研究

本研究以有机固体废弃物为对象,采用高温渗滤床干式厌氧发酵技术对其进行处理。将经过简单人工预处理的餐厨垃圾和果蔬垃圾,在自制的厌氧发酵装置内进行高温干式厌氧发酵,研究了有机固体废弃物发酵过程中的沼气累计产量、日产气量、pH值变化、氧化还原电位变化、COD变化、VFA变化、氨氮变化以及碱度的变化。结果表明,有机固体废弃物用渗滤床厌氧发酵工艺处理是可行的;减量化效果很明显。该研究为有机固体废弃物的大规模资源化利用提供了设计依据。     

尾菜与小麦秸秆两级联合厌氧发酵工艺的研究

文章对尾菜和小麦秸秆两级联合厌氧发酵工艺进行了研究,结果表明,第1级尾菜发酵后的沼液用作第2级发酵的接种物,对小麦秸秆进行喷淋和浸泡,有效地提高了产气率,缩短了产气周期。试验结果显示,在中温(35℃)发酵条件下,尾菜厌氧发酵最大负荷为3.2 kg·m^-3d^-1TS,容积产气率为2.72 m^3·m^-3d^-1;小麦秸秆厌氧干发酵启动时间加快至1～2 d,发酵周期缩短至40 d,小麦秸秆和尾菜沼液混合原料TS产气率达到334.26 mL·g^-1。     

干物质浓度对牛粪秸秆厌氧发酵产沼气的影响

在发酵原料C/N＝25～30,T＝36℃的条件下,研究20％,15％,10％,5％和2．5％等5种干物质浓度对牛粪秸秆混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响。实验结果表明：发酵前30 d 为产气高峰期,同时发酵渗滤液中的VFA浓度也较高;干物质浓度增加时,产气量波动增大,渗滤液中碱度和 NH4＋-N 浓度升高,发酵装置的有机负荷率也较高;10％的干物质浓度产气效果最好,发酵前30d的累积产气量为4710mL,相应的容积产气率可以达到0．313m3/m3· d。实验得到的结果对牛粪秸秆混合发酵的实际应用具有一定的指导意义。     

间歇式沼气干法发酵的研究

间歇式沼气干法发酵是固态有机物的处理方法。随着全球能源和环境危机日益加剧,具有容积产气率高、处理过程中不产生污水、自身能耗低等独特优势的沼气干法发酵技术受到了越来越多的关注。间歇式沼气干法发酵作为有机固体废物能源化与处置的有效途径,近年来已逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点。为此,综述了间歇式沼气干法发酵技术的国内外现状及对间歇式沼气干法发酵技术与设备的研究。     

甘蔗叶干法厌氧发酵正交试验

为确定甘蔗叶干法厌氧发酵的最佳工艺参数,选择堆沤方法、草粪质量比、发酵温度这3个关键因素进行正交试验,优化工艺参数.试验结果表明:甘蔗叶干法厌氧发酵最佳工艺条件为:自然堆沤、草粪质量比1、发酵温度38℃,验证最佳工艺条件下产气量为655.30 L.同时研究分析表明,猪粪对甘蔗叶干法厌氧发酵有较大影响,在猪粪量相对较少的情况下,提高发酵温度也能增加产气量;堆沤时添加绿秸灵和腐秆剂对甘蔗叶发酵没有效果.