温度对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵的影响

通过在畜禽粪便中添加稻草进行混合干式发酵来产生沼气,在发酵原料C/N=28.3、TS=21.3%的条件下,研究了常温、中温(36℃)和高温(55℃)条件对畜禽粪便稻草混合干式厌氧发酵产沼气性能的影响.结果表明,常温组启动慢,日产气量少,不宜进行干式发酵;中、高温条件下干式发酵具有较好的产气效果,中温是较为合适的发酵温度.中温组和高温组的有机负荷率分别为1.69kg·m-3·d-1和1.89 kg·m-3·d-1,TS产气率分别为0.237 m3·kg-1和0.208 m3·kg-1,池容产气率分别为0.401 m3·m-3·d-1和0.393 m3·m-3·d-1,实验研究结果对干式发酵的实际应用具有一定的指导意义.     

温度对粪便与玉米秸秆混合厌氧消化产生特性的影响

【目的】探索牲畜粪便和玉米秸秆混合发酵的产气量与发酵时间和发酵温度之间的关系,确定农村户用沼气原料和最佳发酵温度,为提高农作物秸秆资源化利用效率提供科学依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以猪粪、牛粪和玉米秸秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体TS质量分数为8%条件下进行批量试验,在25~40℃,每5℃设一个温度梯度,研究不同发酵温度对猪粪、牛粪与玉米秸秆按不同比例(质量比为1∶1,2∶1,3∶1)配比混合发酵的产气速率、产气量及发酵时间的影响,并用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,得出各影响因子的最优值。【结果】在一定温度范围内(25~40℃),厌氧发酵产气速率峰值出现的时间和发酵周期均基本随着温度的升高而缩短,峰值和产气量均基本随着温度的升高而增加。从总累积产气量来看,猪粪与玉米秸秆配比发酵优于牛粪与玉米秸秆配比,猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳温度是34℃左右,发酵时间为58 d左右。【结论】确定了沼气的最佳原料、发酵温度和时间,为农作物秸秆的资源化利用提供了参考。     

黑龙江厌氧技术处理畜禽粪便现状及发展方向探讨

用厌氧发酵技术处理对环境污染严重的畜禽粪便,越来越受到人们的关注,具有广泛的发展前景。黑龙江省由于冬季气温低,厌氧发酵技术发展缓慢,至今仍处于家庭户用模式。文章根据黑龙江厌氧技术发展现状,并分析其原因,拟找出解决问题的途径,对今后的发展方向进行了探讨。     

禽畜粪便厌氧发酵产气特性研究

为研究不同畜禽粪便厌氧发酵产气特性,通过批次厌氧发酵实验分类分析5种畜禽粪便的成分、沼液变化及产气规律。结果表明,畜禽粪便碳氮比为6.03~13.43,发酵过程中5种畜禽粪便沼液pH值基本维持在6~7.5,且氨氮浓度小于1500 mg?L_^-1。畜禽粪便发酵周期在47~55 d,出现两个日产气量高峰,且第二个产气高峰(160~393.5 mL)明显高于第一个(137~200 mL)。研究表明,畜禽粪便不存在氨氮抑制,可作为发酵原料。     

畜禽粪便无害化处理的模拟试验

[目的]利用厌氧发酵方法对畜禽粪便进行无害化处理。[方法]优化发酵罐内混合料的初始温度、水分含量、pH值、C/N、C/P等特性参数,对物料进行了厌氧发酵试验,最后测定物料的养分含量。[结果]最终产物养分N、P和K含量分别为1.78%、1.69%和1.86%,均高于农用控制标准。[结论]该厌氧发酵试验方法设备简单、操作方便、养分含量高、反应周期短,有助于禽畜粪便的无害化处理。     

底物质量分数对混合蔬菜废弃物厌氧 发酵的影响及动力学研究

为了探究底物质量分数对混合蔬菜废弃物厌氧发酵产沼气潜力的影响,采用批量式试验,在高温(55±1)℃下,研究底物质量分数为2%、3%、4%、5%和6%时,混合蔬菜废弃物厌氧发酵总固体含量(total solid,TS)和挥发性固体含量(volatile solid,VS)降解率、挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)质量浓度、甲烷含量、日产沼气量、发酵前后累积产沼气总量及产沼气潜力的变化,并通过修正的Gompertz模型进行动力学研究。结果表明,底物质量分数为3%时,混合蔬菜废弃物的TS降解率为42.25%,VS降解率为56.35%,VFA质量浓度为241.43mg·L~(-1),甲烷含量为64.5%,日产沼气量最高为210 m L,累积产沼气总量为2 070 m L,产沼气潜力为324.94 m L·g~(-1),甲烷含量为64.5%,均普遍优于其他试验组。利用修正的Gompertz模型模拟混合蔬菜废弃物厌氧发酵产沼气的累积产沼气过程,当底物质量分数为3%时,拟合获得的最大产沼气量和最大产沼气速率最高,分别为2 438.37m L和134.09 m L·d~(-1)。     

富马酸废水厌氧处理试验研究

[目的]探索厌氧生物法处理富马酸废水的可行性。[方法]先分阶段将原废水稀释至一定浓度,调节原水pH值,通过蠕动泵送入厌氧反应器进行生物处理,出水再循环至反应器,测定不同反应时间出水的化学需氧量和pH。[结果]在污泥驯化阶段,进水的化学需氧量浓度约为1564mg／L,经过约48h的连续运行,化学需氧量的去除率可达到约81％;在提高负荷和稳定运行阶段,进水的化学需氧量浓度约为10377mg／L,经过约32h的连续运行,化学需氧量的去除率可达到约60％,可见应用厌氧反应器对处理富马酸此类高浓度有机废水具有良好的作用。[结论]该研究为企业废水处理提供了科学依据。     

畜禽粪便厌氧发酵的产气特点及其发酵物养分的变化动态

为弄清不同畜禽粪便的产气特点及其发酵物养分含量的变化,利用高效曲流布料发酵池厌氧发酵,对其进行了研究。结果表明:猪粪、鸡粪和牛粪干粪便的产气时间分别为150、90和90 d,产气量分别为250、150和70 m3,最大甲烷含量分别为76.1%、79.9%和62.0%。发酵物养分含量变化,3种粪便厌氧发酵后养分含量的变化趋势一致,发酵物中大多数氮以氨态氮形式存在,NH4+浓度在水解阶段后随着发酵进程递增,NO3-浓度呈下降趋势。发酵过程中养分不断被消化和溶解,沼液中所有养分含量呈增加趋势,而沼渣中养分含量呈减少趋势,但沼液中的磷含量较低。     

人粪便处理技术的研究进展

随着我国厕所革命的全面持续推进,人粪便的无害化处理、资源化利用已成为一个关注的焦点。文内综述了人粪便常见的处理方法,如好氧堆肥、厌氧发酵、昆虫转化等,并对外源添加物（如农业废弃物、菌剂等）在人粪便处理工艺上的合理运用进行总结。在此基础上,对人粪便的高效处理及利用提出展望,旨在为推进厕所革命和乡村振兴战略提供技术参考。     

醋糟与猪粪、鸡粪不同配比的厌氧共消化产气潜力研究

以难降解废弃物——醋糟为原料,通过与猪粪、鸡粪进行混合厌氧发酵,试验了在中温(37℃)不同配比下的厌氧发酵情况。试验发现:醋糟与猪粪最佳试验组的挥发性固体(VS)含量配比为1∶3,最终累积甲烷产量为286.51 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为7.71%;醋糟与鸡粪最佳试验组的挥发性固体含量配比为1∶3,累积甲烷产量为312.57 mL·g~(-1)VS,稳定阶段的平均协同增益产气率为2.8%。结果表明醋糟与猪粪、鸡粪混合厌氧发酵具有良好的发酵潜力,以及较高的物料协同性,可以使用该方法有效处理醋糟。     

餐厨垃圾猪粪混合厌氧发酵研究

为解决我国餐厨垃圾污染环境,资源化利用程度低的问题,本研究通过试验将餐厨垃圾与猪粪混合发酵。得到餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳原料比例为1:1.5,得到餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳搅拌频率为60r/min,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳温度为38°C,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳时间为10h,餐厨垃圾与猪粪混合厌氧发酵的最佳pH为7。为我国餐厨垃圾资源综合利用提供参考。     

粪污腐熟剂与不同辅料对鸡粪腐熟效果的研究

本研究使用粪污腐熟剂,以鸡粪为原料,玉米秸秆或稻壳为辅料,进行鸡粪腐熟效果的研究,设置试验Ⅰ组（鸡粪+玉米秸秆+粪污腐熟剂）、试验Ⅱ组（鸡粪+稻壳+粪污腐熟剂）和对照组,试验结果显示,试验Ⅰ组堆肥物料升温快速,第3天进入高温期,在第18天时腐熟完全,试验Ⅱ组在第5天进入高温期,第21天时腐熟完全;而对照组在第30天才达到腐熟状态。堆肥腐熟结束后,三组酸碱度分别为7.63、7.54、7.37;试验Ⅰ、Ⅱ组C/N分别降低到14.63和15.50;试验Ⅰ、Ⅱ组种子发芽指数分别达到95.2%和89.5%,对照组的发芽指数为43.9%;2个试验组的有机质含量、总养分、水分、粪大肠杆菌群数、蛔虫卵死亡率都符合有机肥料标准要求。综合各项指标,粪污腐熟剂可以加速鸡粪腐熟过程,提高堆肥产品的质量,缩短鸡粪发酵腐熟周期。     

鸡粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性研究

【目的】研究温度、原料配比对鸡粪与水稻秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵的产气效率提供依据。【方法】采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以不同配比(0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1)的鸡粪与水稻秸秆为发酵原料,在总固体(TS)质量分数为8%的情况下,研究各配比鸡粪与水稻秸秆在25,30,35,40℃下的厌氧发酵情况,并用SAS软件对温度、鸡粪与水稻秸秆配比和累积产气量的关系进行多元回归分析。【结果】25~40℃条件下,各配比鸡粪与水稻秸秆均能正常发酵产生沼气,发酵时间随温度上升而下降,鸡粪与水稻秸秆各配比对发酵时间无显著影响;随着温度的升高,除鸡粪与水稻秸秆配比为1∶1时的累积产气量升高外,其余配比处理的累积产气量均呈先增加后降低的变化趋势。通过模型分析,可知在发酵温度为35.5℃,鸡粪与水稻秸秆的配比为1.86∶1时,累积产气量最大可达9 290.9 mL。【结论】确定了鸡粪水稻秸秆沼气发酵的最佳温度和最适配比,为提高厌氧发酵的产气速率提供了依据,也为秸秆的合理利用提供了条件。     

进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响

为研究猪粪（Pig manure,PM）与稻秆（Rice straw,RS）的组配比例与进料的固形物（Total solid,TS）浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体（Volatile solids,VS）配比（PM/RS=1：0、4：1、2：1、1：1、1：2、1：4、0：1）下的原料产甲烷规律,并选择VS配比（均以PM/RS计）为1：1、4：1的混合原料开展进料浓度（TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%）梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明：批次发酵试验中VS配比为4：1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力（P值）、反应动力常数（k）、最大产甲烷速率（R_m）及甲烷产率达到峰值时间（t_max）分别为380.3 mL·g^-1 VS、0.098 d^-1、37.2 mL·g^-1 VS·d^-1、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4：1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^-1 VS、93.3%、0.88 L·L^-1·d^-1。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4：1时的游离氨浓度是VS配比为1：1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^-1。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4：1（配比后的C/N=22~23：1）时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%（有机负荷率为2.87 g VS·L^-1·d^-1）可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。     

生物质电站燃料供应系统物流模型建立与仿真

生物质物流设计与管理是生物质产品转化过程中最为重要的环节之一,为了优化设计物流过程,降低物流成本,该文建立了生物质电站燃料供应系统的物流模型,模拟生物质从不同收购站运至电站的物流过程。通过对广东湛江生物质直燃电站的物流系统进行分析,给定了设备数量的初值。利用该义建立的模型,以车次平均耗时、设备利用率和平均等待时间等参数考察物流状态,应用ExtendSim软件分析了货乍、取样台、称质量站和卸载机等的数量变化射系统性能的影响,并进行了敏感性分析。针对不同时节,得剑了农闲时成本最低,农忙时收购量最大的优化结果。该模型的建立与仿真可为生物质电站燃料物流系统的优化,保证燃料稳定供应提供参考。     

猪粪厌氧消化进程中雌激素的去除效能及机制

为探究猪粪厌氧消化进程中雌激素的去除效能及其作用机制,对厌氧消化液中的4种雌激素（雌酮E1、雌二醇E2、雌三醇E3、炔雌醇EE2）进行阶段性检测,并采用傅里叶变换红外光谱、三维荧光光谱结合荧光区域积分和16S rRNA基因扩增子高通量测序的手段对猪粪中红外官能团振动特征峰、溶解性有机物（DOM）和微生物群落结构进行分析。结果表明：在温度为35℃、周期为30 d、固体浓度为6%的条件下,厌氧消化对4种雌激素的降解速率依次为E2>E3>E1>EE2,去除效率分别为28.62%、25.83%、19.14%、11.81%,降解规律均符合有机物一级动力学降解模型。在投加雌激素之后,猪粪中微生物群落结构发生了一定改变,但仍能进行正常的厌氧消化,并促使与雌激素相结合的腐植酸类溶解性有机物含量增加,同时其中还存在酰胺、羟基、羧基等雌激素吸附位点以及雌激素高效降解菌。研究推测沼液中雌激素的去除机制包含猪粪颗粒的吸附、溶解性有机物的吸附和雌激素降解菌属的高效代谢3个方面。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究

为明确厌氧发酵消化液回流体系中微生物群落结构的特征,采用Miseq高通量测序技术,研究回流过程中微生物的多样性和群落结构变化,并分析其与产气性能的关系。结果表明:消化液回流体系中,细菌的丰富度、多样性均高于产甲烷古菌,并随回流时间的延长明显增加,而产甲烷古菌无明显变化;细菌群落主要分为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等8个不同的门类,厚壁菌门、梭菌纲(Clostridia)、梭菌属(Clostridium)是不同水平上的优势细菌,相对丰度分别从初期的62.79%、58.62%、35.44%上升到81.46%、68.19%、39.10%;产甲烷古菌中,广古菌门(Euryarchaeota)占绝对优势,在接种物中,第68 d和第219 d相对丰度分别为94.76%、99.89%、99.59%,属分类上主要有7种,其中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度由23.99%升高到72.28%,而甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和甲烷球菌属(Methanosphaera)分别由16.34%、21.71%降低至3.70%、12.93%;日平均产气率由初期的409 m L·g~(-1)升高至477 m L·g~(-1),在219 d的试验中,氨氮和有机酸浓度均呈升高趋势,但并未对厌氧发酵产生抑制作用。研究表明:厌氧发酵回流体系中微生物以梭菌属和甲烷八叠球菌属为优势菌属,产气率随其相对丰度的增大而升高,而与甲烷短杆菌属和甲烷球菌属呈负相关。     

三种添加剂对猪粪厌氧干发酵的影响

为避免猪粪厌氧干发酵酸抑制,提高产气效率,以猪粪为主要发酵原料,研究中温(37℃)条件下不同添加剂(蛭石、海泡石和生物炭)及添加量(添加比例为5%、10%、15%和20%)对厌氧干发酵(总固体为20%)的产酸及产气性能的影响。结果表明:加入添加剂的发酵体系中,总有机酸(TVFAs)质量浓度随蛭石和生物炭添加比例的增加而降低,第25 d后TVFAs质量浓度迅速降低,相比生物炭和蛭石,海泡石的不同添加比例差异不显著。与猪粪单独发酵相比,不同生物炭(P-C)添加比例下迟滞期可缩短31.23%～83.90%。10%添加比例下,蛭石、海泡石和生物炭使累积挥发性固体(VS)产气率分别提高了98.97%、76.78%和93.06%,当添加比例达到20%时,最大VS产甲烷速率分别为3.62、2.87 mL·g~(-1)和3.15 mL·g~(-1),累积VS产甲烷量可达106.38、106.68 mL·g~(-1)和126.23 mL·g~(-1)。3种添加剂均能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制,提高甲烷产率,总体上生物炭效果优于蛭石和海泡石。