玉米秸秆干发酵产沼气的影响因子优化

【目的】探明不同因子对秸秆干发酵产沼气的影响,为农作物秸秆沼气干发酵工程实施提供参考。【方法】以玉米秸秆为发酵原料,采用正交试验研究接种物比例、碳氮比和料液pH 3个因子对玉米秸秆干发酵产沼气的影响,并在此基础上研究不同形状(短秆状、细丝状、粉末状)玉米秸秆干发酵的产气量特性及甲烷含量。【结果】接种物比例对干发酵启动及整个厌氧反应的影响显著,原料接种物比例为30%,碳氮比为20∶1,pH 7.0的工艺参数组合产沼气较优,总产气26 100 mL、日均产气量为900 mL,池容产气率为0.18mL/(mL·d);细丝状玉米秸秆日均产气量最高,沼气甲烷含量高且稳定,日均产气量为2 121mL。【结论】接种物比例对干发酵启动及整个厌氧反应的影响显著,将玉米秸秆粉碎为细丝状更有利于提高干发酵累积产沼气量。     

物料浓度对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究

利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、沼气中甲烷体积分数、累积产气量和VFA为特征指标,研究不同物料浓度对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。发酵浓度不同,容积产气率和累积产气量不同,以TS8%最高10%次之,6%较低,在第15d累积产气量分别为125.996L、109.176L和88.763L,最高容积产气率分别为2.572L·L-1d-1、2.172L·L-1d-1和1.512L·L-1d-1。     

温度对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究

利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、沼气中甲烷体积分数和累积产气量为特征指标,研究不同温度对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。35℃条件下的容积产气率、沼气中甲烷体积分数明显高于50℃,35℃和50℃的容积产气率的最高值分别为1.525L·L-1d-1和0.934L·L-1d-1。     

酸预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响

为了研究酸处理对水稻秸秆沼气发酵的影响,采用不同浓度的酸（2%、4%、6%、8%、10%）对水稻秸秆进行处理,并对处理后的水稻秸秆进行厌氧沼气发酵,分析了酸预处理组和对照组在沼气发酵过程中产气量、pH值、甲烷含量及发酵前后水稻秸秆组分变化情况。结果表明,与对照相比,酸处理能显著地改变水稻秸秆的生物降解产沼气的性质,提高了产气的效率。比较来看,酸处理浓度为6%的效果最好,其甲烷含量最高可达44.3%,单位总固体产气率为150 mL.g-1,比对照组高出99.8%。     

蒸汽爆破预处理提高香蕉茎秆厌氧消化产气性能研究

为有效利用香蕉茎秆资源,提高厌氧消化效率,采用蒸汽爆破法对香蕉茎秆固体剩余物进行预处理,探讨不同预处理条件对香蕉茎秆厌氧消化产气性能的影响。试验结果表明:当汽爆压力为3.0 MPa时,30 d累积产气量、甲烷产量达最高,为4 130、2 350 m L,分别比对照组(累积产气量3 040 m L,甲烷量1 371 m L)提高35.8%和71.4%;单位干物质产气量达413 m L/g TS,单位干物质产甲烷量235 m L/g TS;蒸汽爆破预处理可有效提高香蕉茎秆产气潜力。     

太阳池辅热下污泥厌氧消化产沼气研究

沼气是污泥厌氧消化过程中最主要的产物,也是一种清洁的可再生能源,提高沼气产量可以有效改善农村和社区能源利用结构。利用太阳池对污泥厌氧消化供热,研究沼气累积产量、日产气量及沼气中甲烷含量变化情况。结果显示,耦合系统沼气累积产量已经达到了18 505 m L,是理论值的24.67%,日平均产气量为616.8 m L,沼气中CH4平均含量为58.13%;对照系统沼气累积产量为3 943 m L,是理论值的10.66%,日平均产气量131.4 m L,沼气中CH4平均含量为53.68%。表明太阳池可使污泥中有机物质得到有效降解,沼气产量是对照的4.69倍。     

HRT对玉米秸秆连续厌氧发酵产沼气研究

利用沼气湿发酵技术,以青储玉米秸秆为发酵原料,采用连续厌氧发酵方式,研究以容积产气率、累积产气量和沼液中氨氮含量为特征指标,研究不同HRT对青储玉米秸秆连续发酵产沼气的影响,为秸秆沼气技术的应用提供技术支持。HRT为15d的容积产气率、累积产气量、和氨氮含量大于HRT为30d的容积产气率、累积产气量、和氨氮含量。     

“两相分区一体”对玉米秸秆沼气发酵过程中产气效率的影响

为解决在沼气工程中秸秆利用率低、木质纤维素降解效率低等问题,利用"两相分区一体"新工艺装置,即上部酸化相、下部甲烷相的分段发酵工艺,以玉米秸秆为底物进行沼气发酵,对沼气发酵过程中产气效率各种指标的变化进行研究。结果表明:搅拌提高了"两相分区一体"反应器厌氧发酵的产沼气效率,其中搅拌的反应器日产气量、累积产气量都分别增加650 mL和20.79L,纤维和半纤维素的降解率提高了2.62%和3.74%,且经过搅拌7d后上层酸化相和下层产甲烷相的甲酸、乙酸含量均高于未搅拌的反应器。     

秸秆、牛粪与啤酒糟混合厌氧发酵特性的研究

以啤酒糟作为秸秆厌氧发酵的补充氮源,研究了玉米秸秆、牛粪与啤酒糟的混合厌氧发酵特性。选取m(啤酒糟):m(牛粪):m(玉米秸秆)=3∶3∶4,分别考察了总固体含量(TS)为9.3%,14%和27%时混合料液的发酵特性,测取了日产气量、p H值、甲烷含量等参数随发酵时间的变化情况。结果表明,当TS为27%时产气效果最好,产气量达到334 m L·g-1,平均甲烷含量达到51.3%,产气周期为36 d,p H值在发酵周期中先降低后升高,为甲烷正常发酵所需的p H值范围。     

不同作物秸秆厌氧发酵产沼气试验研究

以农作物秸秆稻草、小麦秆、玉米秆)为发酵原料,采用批量发酵工艺,在中温条件下35℃依2℃)进行纯秸秆厌氧发酵产沼气潜力试验研究。结果表明,中温条件下,秸秆的平均日产气量、总产气量和平均甲烷含量体积分数,下同)玉米最高分别为1.75 L、113.6 L、56%);小麦次之分别为1.62 L、105.4 L、55.4%);稻草最低分别为1.39 L、90.31 L、55.04%)。稻草、小麦秆、玉米秆的产沼气潜力分别为0.41、0.48、0.51L/g(总固体含量)。     

小麦秸秆厌氧干发酵气肥联产试验研究

研究了小麦秸秆中温厌氧干发酵条件对沼气产量以及发酵残留物中有机质、氮、磷、钾含量的影响.结果表明,提高接种量可以提高沼气产量和甲烷含量,但过多的接种量会使单位总固体质量的沼气产量和甲烷产量降低.小麦秸秆厌氧干发酵产肥兼顾产气的最佳发酵条件为发酵料总固体含量为25％、秆渣质量比为1∶10,在保证较高产气量的同时,可较好地保留发酵残留物中的营养成分,能提供肥效良好的有机肥料.     

覆盖番茄渣对青黄玉米秸秆青贮品质的影响

[目的]探讨覆盖番茄渣对不带穗青、黄玉米秸秆青贮发酵品质和营养成分的影响.[方法]分别用青、黄玉米秸秆青贮调制时用等量番茄渣覆盖,讨论覆盖番茄渣对玉米秸秆发酵品质和营养价值的改善作用.[结果]番茄渣覆盖后提高了青、黄玉米秸秆青贮的乳酸含量及乳酸在总酸中的比例以及秸秆青贮的粗蛋白质(CP)含量和干物质消化率(in vitro).特别是添加尿素并覆盖番茄渣对黄玉米秸秆的CP含量和干物质消化率有显著提高,分别达到13.89;和76.80;.[结论]覆盖番茄渣的青贮改善玉米秸秆青贮发酵品质,提高CP含量和消化率,对黄玉米秸秆青贮的改善作用尤为明显.     

不同处理玉米秸育肥肉牛效果比较

试验利用干玉米秸、微贮秸秆、氨化秸秆、黄贮秸秆和整株青贮玉米饲喂肉牛,通过对玉米秸秆营养价值的评定、肉牛经济效益的比较,评价出合理利用玉米秸秆的肉牛饲养模式。结果表明:肉牛对玉米秸秆干物质采食量整株青贮、微贮秸秆与氨化秸秆极显著高于干玉米秸(P<0.01)。秸秆经处理后饲喂肉牛,日增重显著提高,整株青贮组、微贮秸秆组、氨化秸秆组、黄贮秸秆组分别比干玉米秸组提高126.31%(P<0.01)、97.88%(P<0.01)、82.49%(P<0.01)、48.54%。综合结果,同时考虑饲料成本核算,饲养模式以整株青贮最好、微贮效果次之、氨化再次、黄贮最次。     

酱油渣、牛粪与秸秆混合厌氧发酵产沼气的试验研究

由于酱油渣碳氮比较低,本研究利用牛粪和秸秆调节碳氮比,与酱油渣混合厌氧发酵以制取沼气。选取m(酱油渣)∶m(牛粪)∶m(秸秆)=3∶3∶4,考察了不同总固体(TS)条件下混合料液的发酵特性,测取了日产气量、p H值、甲烷含量等参数。结果表明,当总固体为10.65%时,产气效果最好,单位可挥发固体(VS)产气量为122.6 m L·g-1,平均甲烷含量达到61.07%,产气周期为36 d,p H值在发酵周期中先降低后升高,为甲烷正常发酵所需的p H值范围。     

秸秆类木质纤维原料产甲烷潜力及动力学分析

为进一步了解木质纤维素类物料内部组成成分对其厌氧消化的影响,以及木质纤维素类物料在厌氧发酵过程中的产气特性,从而为其在工程上的利用提供依据,使大型沼气工程发酵物料的评估和利用达到标准化、科学化和高效化。以玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆为研究对象,采用中温批次厌氧发酵工艺,接种物与底物挥发性固体(VS)比为2∶1,发酵温度(37±0.1)℃且固体浓度为10%,研究各木质纤维原料厌氧生物转化甲烷的潜力(BMP),并利用修正Gompertz模型对原料累积产甲烷过程进行动力学分析。结果表明:玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆各原料发酵底物总固体(TS)浓度为10%时的单位质量挥发性固体(VS)生物甲烷产量分别为266.86,225.19,286.24mL·g~(-1),占各自理论生物甲烷潜力(TMP)的83.8%、66.4%、90.8%,BMP1%时的反应时间分别为28,32,26d。不同秸秆的产甲烷潜力与原料组分中木质素和无定形全纤维素的含量有较大关系。采用修正Gompertz方程对累积产甲烷曲线拟合,能较好模拟玉米秸秆、水稻秸秆、苜蓿秸秆的累积产甲烷变化过程,拟合方程的R2分别为0.998,0.984,0.990;动力学常数K和延滞期时间λ分别为0.122,0.101,0.065d-1和0.35,0.57,0.48d,为木质纤维原料的产甲烷潜力评估预测及实际沼气生产中原料的选择提供依据。     

玉米秸秆-牛粪不同配比对沼气产量的影响

试验设牛粪-玉米秸秆质量比2∶1(A)、牛粪(B)、玉米秸秆(C)、牛粪-玉米秸秆质量比1∶2(D)4个处理,在温度为(30±1)℃、发酵液(TS)浓度为10%的条件下,研究粪秆比对沼气厌氧发酵产气量的影响。结果表明,试验55 d各处理总产气量大小依次为ADBC。发酵过程中各处理日产气量变化和日累积产气量差异明显,A处理产气高峰主要在17~26 d,D处理主要在22~33 d,A和D处理总产气量分别为6 997 m L和6 842 m L,高于B处理和C处理。因此,牛粪-秸秆混合发酵可明显提高产气速率,改善产气状况,提高发酵原料产气潜力。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

秸秆中温厌氧发酵产沼气研究

为解决秸秆焚烧难题,实现秸秆资源的高值化利用,采用玉米秸秆为主要发酵原料,添加泥炭进行中温厌氧发酵产沼气实验,研究了原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵的影响,分析了玉米秸秆高值化利用的沼气发酵途径。研究结果表明:原料混合配比、接种量、起始pH对沼气发酵均有显著影响,玉米秸秆与泥炭的配比为7∶3、接种量50%、起始pH7.5、在35℃下的发酵产沼气,沼气日产气量达到最大值227.5 m L,总产气量最高为3 193.3 m L。秸秆与泥炭混合,其中所含大量纤维素及半纤维素适合微生物的生长,能为沼气发酵提供丰富的碳素营养;沼气发酵前后原料中纤维素和半纤维素的降解程度比较大,发酵前后纤维素由28.60%降到9.32%,半纤维素由27.67%降到1.51%。     

牛粪水稻秸秆厌氧共发酵产沼气操作参数优化

在牛粪中添加水稻秸秆进行厌氧共发酵产沼气,考察接种量、发酵温度、原料固体含量对发酵产沼气效果的影响。结果表明:厌氧发酵接种是必需的,随着接种量增多产气量增大,适宜的接种比例为10%(质量比);常温、中温(36℃)和高温(55℃)3种温度条件下,中高温发酵产气效果较好,中温更适合发酵;在20%、10%、5%(质量比)3种固体含量条件下,固体含量越大产气量波动越大,10%固体含量产气效果最好,发酵前30天累积产气量可达4 710 m L,容积产气率为0.313 m~3/(m~3·d)。本试验所得的结果可为牛粪水稻秸秆厌氧共发酵的实际应用提供参考。     

鸡粪玉米秸秆混合厌氧发酵产气特性分析

通过探索鸡粪与玉米秸秆不同配混比例对厌氧发酵产气特性的影响,以期提高鸡粪发酵的产气效率。采用自行设计的1 L厌氧发生器,在中温((35±1)℃)条件下,将鸡粪与玉米秸秆按照不同挥发性固体质量比9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5进行配混,以单一鸡粪发酵为对照,分析不同处理厌氧发酵的产气特性和料液特性。结果表明,鸡粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效率优于单一鸡粪发酵;当鸡粪与玉米秸秆配混比例为6∶4时,日产气量、累积产气量、甲烷总产量、容积产气率及挥发性固体产气量均较高,分别为802.54、12 933.23、7 757.06 m L及0.350 L/(L·d)和0.474 L/g,分别较对照高44.93%、159.62%、191.33%、159.26%和160.44%,且发酵料液pH值变化相对平缓,说明发酵周期内系统相对稳定。以单一鸡粪为主的厌氧发酵生产沼气过程中,适当添加玉米秸秆可提高发酵效率和产气量,二者配混比例为6∶4为玉米秸秆推荐添加量。不同原料混合厌氧发酵,可提升发酵效率和养殖场粪污处理速率,对改善生态环境和促进山西省养殖业、种植业可持续发展具有重要意义。