中高温条件下不同碳氮比对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响

文章研究温度、C/N对鸡粪原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。将鸡粪与玉米秸秆混合(C/N为20∶1)作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在35℃,42℃,50℃这3个温度梯度下进行厌氧发酵,并和纯鸡粪进行对比试验,研究中高温条件下不同C/N原料发酵效果。结果表明,在35℃,42℃和50℃这3个不同温度下,无论是纯鸡粪原料还是鸡粪和玉米秸秆混合原料,温度越高,产气越多,产气潜力也越大,而且混合原料整体都比单鸡粪发酵产气潜力高。综合分析,鸡粪的最佳发酵条件:发酵温度为42℃,原料最佳C/N为20∶1。     

畜禽粪便两相厌氧发酵的实验

实验研究了不同温度(25℃、30℃和35℃)和不同进料质量分数(6%、8%和10%)对牛粪水解酸化的影响.结果表明,温度和进料质量分数对牛粪水解酸化过程有很大影响.在酸化温度为35℃、进料质量分数为6%时,水解酸化效果最佳,酸化时间为5～9天.在此基础上,采用控制产甲烷罐进料量和进料频率的方法,进行了提高两相厌氧发酵容积产气率的研究.结果表明,通过控制产甲烷罐进料量和进料频率能明显提高容积产气率.在进料质量分数为6%时,5L/12h进料量的综合效果最佳,容积产气率达到最大为2.30 m3/(m3·d).     

马铃薯茎叶青贮时间对厌氧发酵产沼气性能的影响

为提高农业废弃物能源化利用率,保障沼气工程原料长期供给,该研究探讨了青贮时间对马铃薯茎叶成分、品质及厌氧发酵产沼气特性的不同影响。研究结果显示:除粗蛋白和粗脂肪含量小幅波动外,青贮过程中马铃薯茎叶挥发性固体、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维等有机成分指标均逐渐下降;30～180 d青贮周期内,pH值始终维持在4.10～4.40,乳酸含量30 g·kg~(-1)以上,乙酸含量、氨氮/总氮比值均较低,丁酸无检出,青贮品质良好。以青贮30 d,60 d,120 d,180 d马铃薯茎叶为原料进行厌氧发酵,发酵前期酸化更快,产气启动更迅速,后期酸碱更平衡,累积产气量分别提高7.88%,18.03%,25.56%和26.11%,最高甲烷浓度提高5.36%～8.59%。添加0.2%丙酸条件下对马铃薯茎叶进行30～180 d的青贮,可显著提高其厌氧发酵产沼气性能。     

响应面法优化猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产沼气工艺

利用中心组合设计试验考察粪秸比、发酵温度和发酵底物浓度3个因素对猪粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产沼气的影响,运用响应面法对其工艺参数进行优化.研究结果表明,根据试验数据建立的二次多项式数学模型具有高度显著性(P ＜0.0001),相关系数R2=0.9866,说明预测值和试验值之间具有很好的拟合度.通过对二次回归数学模型解逆矩阵得到粪秸混合厌氧发酵产沼气的最优化条件为:粪秸比(玉米秸秆干物质占发酵原料干物质的质量分数)为30％,发酵温度为35℃和发酵底物浓度为12.74％.在此条件下,粪秸混合厌氧发酵的沼气产率的预测值为291.8 mL·g-1TS,试验值为288.5 mL·g1TS,二者相对偏差为1.14％.因此,利用响应面分析法进行粪秸混合厌氧发酵产沼气工艺参数的优化是可行可靠的,可以较好地预测沼气产率.     

不同固体浓度青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气性能研究

为考察青贮秸秆与牛粪的混合厌氧发酵条件,文章研究了3种不同总固体浓度(10%,12%和14%)对二者中温发酵产沼气性能的影响,并用修正Gompertz模型对其产气过程进行动力学拟合。结果表明,总固体浓度为12%时的沼气产量和品质均高于另外2种固体浓度,该条件下的发酵液p H值,VFAs,COD和NH+4-N浓度变化有利于沼气发酵。用修正Gompertz模型能很好地拟合累积产甲烷量随时间的变化,拟合得到3个试验组的最大产甲烷速率分别为211.12,345.31和210.93 m L·d-1。说明TS 12%时的青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气效果最佳。     

病死猪与猪粪混合厌氧消化产气性能研究

伴随着生猪养殖规模化、集约化的发展,病死猪无害化处理问题日益突出,利用沼气工程来处理病死猪可以实现病死猪的资源化利用并获得较高的经济效益。文章通过进行病死猪与猪粪混合厌氧发酵的批式试验,探讨了病死猪与猪粪混合厌氧发酵的可行性以及不同的病死猪添加比例、反应温度对混合厌氧发酵产气的影响。结果表明,在反应温度35℃,病死猪添加比例为12%的情况下发酵产气效果最好,最高甲烷含量可达64.72%,总产气量达5310 m L,较猪粪单一发酵提升26%,且单位TS和VS产气量也分别能够提升30%和22%。     

中高温条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵产沼气研究

为研究中高温下条件下羊粪与芒果废弃枝叶混合厌氧发酵的产沼气特性影响,选取风干后的羊粪与芒果废弃枝叶进行厌氧发酵产沼气试验。试验设置5个配比：单一羊粪、单一芒果废弃枝叶、羊粪与芒果废弃枝叶(1∶1、1∶3、3∶1)3个配比,在3种恒温温度(35℃、45℃、55℃)下进行厌氧发酵,共计15个处理,发酵周期32天。试验结果表明：相对于芒果废弃枝叶单一发酵,羊粪与芒果废弃枝叶混合发酵可获得较好的产气效果,但相对于羊粪单一发酵,各温度下混合发酵的产气量并没有更好的表现。综合比较,羊粪和芒果废弃枝叶混合发酵在配比3∶1、45℃发酵状态下的发酵完成时间最短为17天,且TS产气率和VS产气率最大,具有一定的产气潜力。     

污泥热水解-厌氧发酵系统性能优化研究

“热水解预处理+厌氧发酵”作为污泥处理的主要技术之一，其规模化工艺优化尤为重要，为此开展了中试规模研究，分析在30 min条件下不同温度(150℃、160℃、170℃和180℃)和160℃条件下不同时间(15 min、30 min、45 min和60 min)的热水解处理对污泥的理化性质及其厌氧发酵产沼气性能的影响。研究结果表明，污泥经不同温度和不同时间热水解处理后固体物质溶出、流变性能改善、沉降性变好，溶解性固体(DS)含量为原泥的4.6～6.4倍，化学需氧量(COD)溶出率提高21.3%～30%,产沼气提升35%以上，可为热水解预处理工业化应用提供参考。     

木醋液对玉米秸秆厌氧发酵的促进作用研究

试验观察了玉米秸秆青贮和用木醋液对玉米秸秆厌氧发酵产沼气的促进作用.结果表明,利用木醋液预处理青贮玉米秸秆,活性污泥接种率20％,厌氧发酵原料总固体(TS)10％,在35℃下厌氧发酵,可以使玉米秸秆产气高峰提前4～5天,木醋液预处理的青贮玉米秸秆提高产气量提高54％,达到425.7 mL·g-1,厌氧发酵过程中pH值稳定在6.6～7.1之间,产气过程平稳,所产沼气中甲烷含量平均提高10％,甲烷含量最高达到56％.     

不同压缩比和青贮时间下玉米秸秆厌氧发酵性能研究

青贮是保障秸秆长期贮存和可持续供应的重要方式,秸秆压缩后青贮更便于贮存和运输。选用玉米秸秆为原料,采用不同时间、不同压缩比进行青贮,分析了相应的玉米秸秆成分变化,并对压缩青贮后秸秆进行了厌氧发酵产气特性实验。结果表明:玉米秸秆在长期青贮时,采取高密度贮存可有效减少干物质损失,青贮300 d时,未压缩组的总固体(TS)回收率为26.5%,1∶6压缩组的TS回收率为51.0%,较未压缩组提高了92.5%。延长青贮时间会显著降低玉米秸秆沼气产量,青贮40 d时,未压缩组的累计产气量为23.2 m L/g,而1∶6压缩组为282.9 m L/g;青贮300 d时,未压缩组产气潜力丧失,1∶6压缩组累计产气量达200.3 m L/g,说明采用高压缩比对保持青贮秸秆的产沼气性能更为有利。     

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。     

牛粪、鸡粪和稻秆混合的沼气发酵特性与工艺优

采用可控恒温厌氧发酵装置,选用牛粪、鸡粪、稻秆3种原料,按干物质比例0∶2∶1、0.4∶1.6∶1、0.8∶1.2∶1、1.2∶0.8∶1、1.6∶0.4∶1、2∶0∶1混合,研究了各配比在15℃、20℃、25℃、30℃下的厌氧发酵情况.结果表明:随温度升高,各配比产气速率和累积产气量均增大,15℃下发酵周期最长,其他温度对发酵周期影响无显著差异;不同配比下,累积产气量均呈先增大后减小的趋势,牛粪、鸡粪、稻秆3种原料混合的发酵效果显著好于牛粪与稻秆、鸡粪与稻秆2种原料混合的发酵效果,但配比对发酵周期无显著影响.通过模型预测,得到最优工艺组合,在发酵温度为30℃,牛粪、鸡粪与稻秆配比为1.22∶0.78∶1时,可获得最大累积产气量为28308.7mL.     

牛粪与花椰菜废弃物混合比例对厌氧发酵产沼气的影响

为研究牛粪与花椰菜废弃物的不同配比对厌氧发酵产沼气的影响,在中温条件下(35℃),以5种处理进行混合厌氧发酵,测定了厌氧发酵过程中的产气量、甲烷含量、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)特性的变化。结果表明:花椰菜废弃物与牛粪的混合比例为2∶1时,总产气量比花椰菜废弃物对照组提高7.43倍,最高甲烷含量比花椰菜废弃物对照组提高了51.73%;同时,提前了水解酸化阶段,提高了体系的pH值,降低了VFA浓度。     

温度、接种量及微量元素对水葫芦产甲烷的影响

在实验室进行了不同接种量(接种物VS与水葫芦VS比例分别为0,0.5,1,2)、不同发酵温度(35℃,55℃)以及微量元素Fe2+,Co2+,N i2+对水葫芦厌氧发酵的影响,结果表明,加大接种量有利于提高水葫芦厌氧发酵的启动与产气率,综合产气量、原料降解率,以接种比例1较适宜。55℃高温厌氧发酵有利于加快厌氧发酵进程,缩短发酵周期,但总产气量及原料降解率与35℃无区别。添加适量的微量元素可以提高前7天总产气量,三种微量元素对水葫芦厌氧发酵的影响力为Fe2+Co2+N i2+。     

不同温度猪粪厌氧发酵甲烷产量和产能实验

实验分4组进行,以猪粪为原料,加入驯化过的接种物,控制总固体浓度为6.6%,发酵温度设置为室温(平均15℃),20,35和55℃,记录41d产气量。通过甲烷含量的测定和甲烷累计产量、产能的计算,探究猪粪厌氧发酵的最适温度条件。结果表明,低温不利于甲烷的生产,温度升高能较大幅度地提高甲烷的产量。为了兼顾消化时间和产能效益,以35℃中温条件、31d为发酵周期,对规模较大幅度地的养殖场较为适宜。20℃常温发酵也能得到较高的产能,但发酵周期较长,适合规模小、粪便产量较少的养殖场。对于年均气温接近20℃的广大华南地区,农户利用20℃常温发酵也能得到较好的产能效益。要进一步提高厌氧发酵产能,必须改进发酵装置,加强保温隔热措施,提高输入能量的利用效率,降低发酵散热损耗。     

混合原料厌氧发酵条件优化实验研究

文章以餐厨垃圾、牛粪和园林废弃物为发酵原料进行发酵,研究原料配比、接种比和温度单因素条件对混合原料厌氧发酵产甲烷的影响;利用正交实验,研究以上因素对混合原料发酵产气特性及甲烷产量的影响,实验以挥发性脂肪酸、氨氮浓度和辅酶F420为指标;借助SPSS软件对部分正交实验数据进行回归分析评价以测试验值并预测在发酵过程中未测量天数的值。结论如下:正交实验结果分析显示影响因子主次顺序为:混合原料TS之比预处理氨水浓度(%)温度(℃)接种率(%)。混合原料厌氧发酵产沼气最优化条件组合是:混合原料(T餐厨垃圾∶T牛粪=2∶1)和园林垃圾TS之比3∶1+预处理氨水浓度2%+温度45℃+接种率20%。对实验组Z4和Z5沼气日产气量回归分析显示,三次函数的R2统计量值分别为0.933和0.916,回归性较好,并且通过回归方程y1和y2可以预测未检测的实验值。     

不同总固体配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响

探究不同总固体(TS)配比对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响，为甘肃省尾菜进行资源化利用提供理论基础。通过白菜尾菜与羊粪混合进行高温厌氧发酵，在发酵温度为(55±1)℃,原料总TS为3.15%,初始pH值为7.5±0.1条件下，运行30 d后，研究5种不同TS比例：2∶1(T1)、1∶1(T2)、1∶1.5(T3)、1∶2(T4)、1∶2.5(T5)对白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的影响。结果表明：T1处理甲烷产量最高，为69790.68 mg·m^-2;各处理系统环境调控能力：T1>T2>T4>T5>T3;其水解能力：T3>T5>T4>T2>T1;其缓冲能力：T1>T2>T4>T5>T3;随着白菜尾菜与羊粪的TS比例上升时，各处理的电导率、碱度浓度也在增加；T3、T5处理在发酵周期内都处于绝对稳定状态，其它处理的厌氧系统大部分时间处在绝对稳定状态，少部分时间处在较为稳定的状态；各处理在运行过程中未出现明显的酸抑制和氨抑制。当白菜尾菜与羊粪的TS比例为1∶2时，更有利于白菜尾菜与羊粪厌氧发酵的进行。     

烤烟秸秆厌氧发酵产沼气的动力学研究

以烤烟秸秆与接种物的总固体质量比为4:6配制发酵底物,考察在室温和中温条件下厌氧发酵产沼气的情况,同时建立其动力学模型。研究结果表明,在室温(平均为22℃)和中温(28℃)条件下,产气规律基本一致,都在第5d和第25d左右出现两个产气高峰期,但室温条件下的总产气量比中温条件下高52%。对发酵动力学的研究发现,厌氧发酵过程可分两个阶段(0-20d和21-40d)进行拟合,所建模型的相关系数均大于0.97,拟合结果与试验数据较为接近。这说明,利用Cheynoweth方程能够较好地反映烤烟秸秆产沼气的规律。研究结果可为烤烟秸秆在厌氧发酵产沼气上的应用提供理论依据。     

响应面法优化生物炭与牛粪混合厌氧发酵工艺

为了提高厌氧发酵产气效率,在单因素试验基础上,采用响应面法对厌氧发酵工艺参数进行优化,通过Box-Behnken中心组合试验设计,以厌氧发酵产气量为响应值,研究发酵温度、总固体浓度和生物炭添加量3个因素对厌氧发酵的影响,建立相关数学模型,并进行试验验证。结果表明:3个因素对厌氧发酵产气效率的影响均达到显著水平,最优工艺条件为发酵温度41℃,总固体浓度8.9%,水稻秸秆炭7.9%,在此工艺条件下,厌氧发酵产气量达到2735 mL±37 mL,与预测产气量2693 mL,两者偏差在2.0%以内。因此,所建模型能较好地用于生物炭与牛粪混合厌氧发酵产气量的预测。     

沼液回流对牛粪厌氧发酵产气特性及其动力学的影响

在中温条件(37±1)℃下采用连续搅拌反应器(CSTR)研究了沼液长期回流对牛粪厌氧发酵过程中产气特性及其微生物动力学的影响,对不同有机负荷下发酵罐运行参数的动态变化进行了持续监测,并进行了相关的动力学分析。结果表明:在水力停留时间为40 d,有机负荷为3.0 g/(L·d)的条件下,将50%的沼液进行回流时,能够提高基质产甲烷率,促进厌氧发酵系统中微生物的合成代谢,但由于难降解物质累积,传质效果降低仍使得回流组日产气量及甲烷产量呈下降趋势,处理组的沼气容积日产气量从1.07 L/L逐渐降至0.83 L/L,降低了22.4%。沼液回流引起了p H值、NH+4-N、溶解性化学需氧量(SCOD)等指标的升高,但未达到抑制水平。回流导致牛粪厌氧发酵产气量下降的最主要因素可能是由于粘度从50 m Pa·s迅速升高至116 m Pa·s而引起的传热传质阻力变大。在以牛粪为原料的沼气工程应用沼液回流工艺时需要合理选择回流比例或在回流前对沼液进行适当的处理来保证工程的长期稳定运行。