柑橘皮的基本特性及沼气化处理可行性研究

为考察柑橘皮沼气化处理的可行性,文章首先对柑橘皮的特征成分进行检测分析;其次,在中温条件下,对柑橘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,柑橘皮中的挥发性物质(VS)约占干物质(TS)95.25%,理论上讲,柑橘皮是适合厌氧生物法处理的;厌氧发酵试验结果表明:柑橘皮的厌氧发酵产沼气潜力比较高,即单位原料质量产沼气量达1.05 m3·kg-1TS;从产气成分看,甲烷含量最高可达69.50%。从该研究综合分析,柑橘皮适宜厌氧发酵生物处理。     

生活垃圾与餐厨垃圾厌氧消化产气潜能的研究

文章选取固废物生活垃圾与餐厨垃圾中有机垃圾作为研究对象,进行中温批量厌氧消化对照试验。结果表明:生活垃圾与餐厨垃圾原料产气潜能分别为19.36 L·kg~(-1),42.1 L·kg~(-1)。实验中,生活垃圾与餐厨垃圾分别经过67,82天的厌氧消化,得出生活垃圾原料的TS和VS产气率分别为131.54 L·kg~(-1)TS和260.66 L·kg~(-1)VS,餐厨垃圾组TS和VS产气率分别为237.56 L·kg~(-1)TS和405.56 L·kg~(-1)VS。     

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。     

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。     

沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化的促进作用

为探明沼渣水热炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,该研究以190℃水热炭化制备的猪粪沼渣水热炭(H-190)为研究对象,采用批次发酵实验,探讨H-190添加对猪粪中温(37℃)厌氧消化产气特性的影响。结果表明,TS=4.0%的猪粪中温厌氧消化系统中,添加H-190后系统的平均产气量和产甲烷量分别为313.07和191.35 m L·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了29.81%和26.22%;而TS=8%的体系中,添加H-190后,二者分别为233.59和145.00 mL·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了12.08%和13.39%。添加H-190可提高TS=4%猪粪中温厌氧发酵系统的消化效率,缩短厌氧消化的延滞期,但对TS=8.0%的系统则相反。沼渣水热炭优良的表面特性是缓解猪粪厌氧消化过程中中间代谢物质的抑制、促进微生物间的电子传递、提高系统消化产气和产甲烷的主要原因。该研究对养殖场粪污厌氧消化高效处理具有工程指导意义。     

沼液回流提升推流式厌氧反应器运行效果研究

为了研究沼液回流对推流式厌氧反应器(PFR)厌氧消化效率的影响,文章采用有效容积为36 L的PFR,以牛粪为底物,进料浓度TS为7～10%,发酵温度38℃±1℃,水力停留时(HRT)为20 d条件下连续运行100 d。结果发现:50%的沼液回流能够提升反应器产气效率,在沼液回流运行期,日产气量最高达到57.92 L·d~(-1),容积产气率为1.58 L·L~(-1)d~(-1),甲烷含量为68.9%。平均挥发性有机物产气率为433.03 L·kg~(-1) VS (干物质产气率为366.99 L·kg~(-1) TS),相比于未回流沼液运行期提升42.46%,底物转化效率提高了17.84%。通过对沼液回流运行期的微生物群落组成分析可以看出,细菌主要以Firmicutes和Bacteroidetes具有降解纤维类及大分子的水解酸化菌为主。古菌则以Methanothrix和Methanospirillum为绝对的优势产甲烷菌为主。该研究结果可为以牛粪为原料的大型沼气工程提高整体效率和能量输出提供基础参考数据。     

农村生活垃圾厌氧发酵产沼气性能研究

文章研究了在TS为8%和5%,中温(35℃)与常温,粉碎程度为粗粒与细粒的条件下,不同组合的农村生活垃圾厌氧发酵的产气效果。结果表明,当TS为8%,中温粗粒条件下的累计产气量和TS甲烷产率达到最高,分别达8035 m L和0.2704 m~3·kg~(-1),而TS为5%,常温粗粒条件下,农村生活垃圾的累计产气量最低,仅为2453 m L。发酵过程中pH值维持在6.0~7.5之间,厌氧发酵产气效果较好,而pH值低于6时,厌氧发酵受到明显抑制。此外,厌氧发酵对农村生活垃圾的重金属含量有明显去除作用。     

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。     

酒糟沼气发酵的基础探究

文章开展了中温(38℃±1℃)条件下含固率为6%,8%的酒糟批式厌氧发酵产沼气的研究。结果表明:酒糟极易酸化形成大量挥发性脂肪酸(VFAs),是良好的沼气发生原料。发酵27 d(发酵基本结束)时,TS为6%,8%的酒糟TS产气率分别为402.08 m L·g~(-1),387.81 m L·g~(-1),VS产气率分别为441.84 m L·g~(-1),426.16 m L·g~(-1)。TS为6%,8%酒糟的最佳发酵周期分别为14 d,15 d。     

甘蔗叶添加对餐厨垃圾厌氧消化性能的影响

为研究餐厨垃圾各组分的厌氧消化性能,试验将餐厨垃圾分为果蔬类、主食类、肉类与混合餐厨分别进行厌氧发酵实验。结果表明,果蔬类餐厨产气最快,主食类餐厨产气峰值最大,混合餐厨累积产气量最大、产气性能最优;肉类、果蔬类、主食类和混合餐厨的单位干物质产气量分别为201.24,343.63,418.40和436.71 mL·g~(-1)TS。为提高餐厨垃圾的厌氧消化性能,解决我国南方大量甘蔗叶废弃、焚烧等引起的污染问题,文章以餐厨垃圾为主要发酵原料,研究添加甘蔗叶对餐厨垃圾中温厌氧发酵的产气特性,pH值,TS和VS去除率等参数的影响,寻求最佳的甘蔗叶添加量配比。结果表明,甘蔗叶添加后与餐厨垃圾发生协同作用,可以促进厌氧发酵,提高产气量,产气过程相对比较平稳;混合物料的累积产气量随甘蔗叶所占比例的降低而先升高后降低,当餐厨垃圾与甘蔗叶干物质比为4∶1时产气性能最佳,单位干物质产气量达到452.67 mL·g~(-1)TS,TS和VS去除率比纯餐厨垃圾分别提高了6.43%和11.98%。     

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。     

碱热预处理对青霉素菌渣厌氧发酵产沼气效率的影响

为提高青霉素菌渣厌氧发酵效率,试验应用响应面法对其碱热预处理工艺进行优化。采用Design-Expert8.0.6的Box-Benhken设计,以SCOD为响应值Y,研究温度、时间和碱度3个因素对青霉素菌渣预处理的影响,建立SCOD数学模型,对模型进行优化降维分析,并进一步通过批式厌氧发酵试验进行验证。结果表明,青霉素菌渣碱热预处理最佳条件为:温度60℃,时间1.25 h,碱度6%。模型预测值和试验值之间的误差为0.8%,模型的修正决定系数为0.9994,拟合性好。厌氧发酵试验结果表明,预处理菌渣沼气产率为256.3 m L·g~(-1)TS,比对照组产气效率提高了31.4%;甲烷产率为126.7 m L·g~(-1)TS,比对照组提高了28.8%。     

温度对猪粪厌氧发酵中Cu,Zn,Cr形态的影响

文章试验以猪粪为发酵原料,采用厌氧发酵技术,在接种物为20%,TS为12%,pH值为7的条件下进行25 d,研究20℃和35℃对猪粪厌氧发酵沼渣沼液中重金属形态的影响,结果表明:1)20℃条件下发酵前后总有效态Cu含量由13.43 mg·kg~(-1)降为9.59 mg·kg~(-1),发酵后在沼渣中占87.9%;35℃总有效态Cu含量升为14mg·kg~(-1),在沼渣中占95.93%。2)20℃发酵前后总有效态Zn含量由73.76 mg·kg~(-1)降为59.74 mg·kg~(-1),发酵后在沼渣中占88.87%;35℃总有效态Zn含量降为43.87 mg·kg~(-1),在沼渣中占81.51%。3)20℃发酵前后总有效态Cr含量由0.28 mg·kg~(-1)升为0.59 mg·kg~(-1),发酵后在沼渣中占49.15%;35℃总有效态Cr含量升为1.05mg·kg~(-1),在沼渣中占87.62%。20℃和35℃猪粪厌氧发酵后重金属含量均低于国内外关于有机肥的标准。     

进料含固率对餐厨垃圾两阶段厌氧消化的影响

试验在中温(35℃)条件下利用主要由800 L高固反应器(HSR),200 L缓冲罐和1000 L升流式固体反应器(USR)组成的两阶段中试厌氧系统对餐厨垃圾进行了处理,比较从1%~10%的不同含固率(TS)对两阶段厌氧系统的COD_(cr),OLR,pH值,VFA,TS,SVI和甲烷产率的影响。结果表明,进料含固率在6%以下时,HSR对餐厨垃圾固体残渣去除效果明显,可以保证进入USR反应器内液体中固体含量小于1.5%,USR反应器COD去除率也同样保持在80%以上,同时产气效率最高达到294 L·kg~(-1)COD_(removal)。当原料TS大于6%时,HSR对餐厨垃圾残渣处理效果偏差,排液TS达到1.8%以上,同时USR反应器COD去除率和甲烷产率也受到影响,出现明显的降低。总体来说,两阶段反应体系进料TS浓度在6%以下时对餐厨垃圾处理效率、固体残渣处理效率和甲烷产率都得到了良好的效果。     

香菇废弃菌棒厌氧发酵产气规律正交试验

为探索高碳原料厌氧发酵产气特性,在(35±1)℃条件下,采用批式厌氧消化工艺对香菇废弃菌棒进行厌氧发酵试验。采用L9(33)正交试验设计,研究预处理天数、接种物质量分数和料液质量分数对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气的影响,得出高碳物料厌氧发酵最佳工艺组合。结果表明:高碳物料并非厌氧发酵产沼气的最佳原料,但经适当预处理后其产气性能有较大提高,TS产气率达0.16 L/g,参比对照组增长128.57%。各因素对香菇废弃菌棒厌氧发酵产沼气影响的主次顺序为:预处理天数(极显著)、料液质量分数(极显著)、接种物质量分数(不显著)。同时应用多元回归理论建立多元回归模型,有助于预测香菇废弃菌棒不同发酵条件组合下的产气量。     

秸秆动态厌氧发酵影响因子研究

文章以玉米秸秆为例,研究了搅拌和进出料方式对秸秆厌氧发酵产气潜力的影响。结果表明,对于顶部进料动态厌氧消化装置,适当搅拌可以显著增加产气量,平均池容产气率比不搅拌反应器提高了65.4%。相对于底部进料,"顶部进料-搅拌"方式并没有表现出运行优势,其池容产气率仅提高了2%,并且表现出出渣困难。研究还表明,底部进料方式下秸秆高温(52℃±1℃)动态厌氧消化运行的最高有机负荷为4.71 kg TS·m~(-3)d~(-1)左右,产生的沼气中甲烷含量恒定在45%~47%之间。     

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。     

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。     

醋渣和芦苇混合厌氧消化产气潜力测定

文章考察了醋渣和芦苇的混合厌氧消化产气潜力,以4%NaOH预处理前后醋渣、芦苇、两者混合物料进行厌氧消化实验,并对实验结果进行了方差分析和修正Gompertz方程曲线拟合。结果表明:醋渣和芦苇有较好产气潜力,日产甲烷含量均可达58%,单位VS产沼气量为286 m L·g~(-1)VS和331 m L·g~(-1)VS,二者的混合发酵TS和VS去除率可达45.9%和48.9%;与未预处理的醋渣厌氧消化相比,用4%Na OH预处理醋渣,或将醋渣与芦苇混合,或醋渣-芦苇混合后再用4%Na OH处理,其厌氧消化均能明显提升产气性能。可使T90分别缩短4天,6天和10天,单位VS产甲烷量提高30.6%,29.0%和53.2%,TS(VS)去除率提高18.7%(25.0%),38.4%(15.3%)和56.0%(32.2%)。     

法国梧桐落叶厌氧消化产沼气潜力及动力学研究

文章以法国梧桐落叶为原料,在35℃±2℃的中温条件下进行批式厌氧消化试验,发酵原料VS(挥发性固体)浓度设为2%,运行时间为50 d。结果表明,发酵过程中p H值先下降后上升,最后稳定在7.25左右,VFA呈先上升后下降的趋势,最终低于500 mg·L~(-1)。氨氮含量最高达700.4 mg·L~(-1),未出现氨氮抑制,SCOD整体呈现下降趋势,发酵结束时在1000 mg·L~(-1)以下。法国梧桐落叶TS(总固体)产气率为313.65 m L·g~(-1),VS产气率为356.76m L·g~(-1),TS和VS降解率分别为28.36%和33.41%,累积产甲烷量为8628.50 m L,单位原料甲烷产率为148.92m L·mg~(-1)。以修正后的Gompertz方程对厌氧消化过程进行动力学拟合,方程相关系数为R~2=0.9965,修正后的Gompertz方程能够真实地表征法国梧桐落叶厌氧消化过程。