秸秆高固体厌氧消化预处理实验研究

农作物秸秆含有大量难降解的木质素,难于直接被厌氧微生物利用,降低了高固体厌氧消化技术处理农作物秸秆的效率.本研究采用4种不同化学药剂浸泡的方法对秸秆进行预处理以破坏木质素结构、加快高固体厌氧消化的进程.实验分别利用浸泡液COD浓度、COD溶出总量和14 d加速产气实验结果来表征预处理效果,考察了预处理药剂种类、浓度,预处理时间、温度,秸秆种类及其破碎程度等因素对预处理效果的影响.结果表明,NaOH溶液是预处理效果最好的药剂,提高秸秆的破碎程度和预处理温度,同样能提高预处理效果.利用4 mg/L的NaOH进行秸秆预处理,14 d加速产气实验共产气约1500 mL(10 g秸秆);预处理24 h后其浸泡液COD浓度达到39000 mg/L.经过NaOH溶液预处理,秸秆中难降解木质素的含量从28%下降到19%,有利于提高高固体厌氧消化技术处理秸秆的效率.

高温NaOH预处理对秸秆高固体厌氧消化的影响

研究了NaOH与高温综合预处理对秸秆高固体厌氧消化的影响。利用正交实验考察NaOH浓度、预处理温度和时间对预处理效果的影响。结果表明影响力由大到小的顺序为NaOH浓度、温度、浸泡时间。最佳预处理条件为:NaOH浓度3%,处理温度85℃,浸泡时间36 h。经过高固体厌氧产气实验,常温25℃NaOH预处理后的秸秆产气量相比未经预处理的秸秆,总产气量提高21.68%;而在85℃NaOH预处理后的秸秆产气量相比则提高30.63%。

兰州市生活垃圾典型有机组分高固体厌氧消化实验研究

文章以兰州市生活垃圾典型有机组分为原料,进行中温(36℃)批式高固体厌氧消化实验,通过测定消化过程中p H值,VFAs,产气速率等指标,对高固体厌氧消化技术处理生活垃圾可行性和消化特性进行了研究。结果表明,质量比1∶1接种条件下,进料TS浓度15%,20%,25%,30%这4个水平的消化,在60天消化周期内都经历了很长时间的酸化抑制阶段;调节消化系统p H值后,15%和20%的发酵逐步恢复并先后进入了稳定产气阶段,获得了2775 m L·L^(-1)d^(-1)和813 m L·L^(-1)d^(-1)的最大产气效率,累计产气量分别29 L·L^(-1)和14.8 L·L^(-1),原料最大产气潜能为363 m L·g^(-1)VS;25%和30%的发酵在同等操作条件下没有进入产气阶段;兰州市生活垃圾有机组分进料TS浓度在15%~20%之间时,厌氧消化资源化效果最为明显。

添加污泥饼补充氮源的农作物秸秆高固体厌氧消化启动研究

采用高固体厌氧消化工艺处理农作物秸秆,并利用污水处理厂污泥饼进行氮源补充,既可以减轻对秸秆和污泥处置带来的环境污染,更能产生大量的沼气能源和有机肥,缓解农村的能源供给压力和过度使用化肥造成的土壤贫瘠.对2个高固体厌氧消化反应器启动阶段的变化规律进行了研究,结果表明,秸秆经过NaOH化学预处理并投加5%左右的污泥调节C/N后,厌氧消化效果良好.启动期共计930 h,启动阶段完成了厌氧污泥活性的恢复和菌种的驯化.启动期结束时,进料含固率约为12%～16%,产气速率为0.15～0.18 L/h.启动阶段pH的变化和产气情况的变化呈现出较为明显的相关性.1号反应器的TS和VS降解率分别为54%和65%,2号反应器则为67%和75%.启动阶段COD浓度较低,为1 000～6 000 mg/L,氨氮浓度为200～600 mg/L.

餐余垃圾中高温高固体厌氧消化过程中的pH和氨氮抑制

以餐余垃圾作原料,进行连续式中温和高温高固体厌氧消化120 d。将厌氧消化过程分为适应阶段(0~15d),产气速率(GPR)持续上升;启动阶段(中温16~30 d,高温16~36 d),GPR开始下降;抑制阶段(中温31~67 d,高温37~67 d)GRP最小,平均为1.45 L·d-1和2.09 L·d-1;恢复及稳定阶段(68 d^120 d),GPR回升后达到稳定,平均分别为16.55 L·d-1和19.03 L·d-1。厌氧消化过程中主要存在2种抑制形式:p H抑制和游离氨(FA)抑制,2种温度下厌氧消化抑制情况类似,抑制阶段主要是p H抑制,稳定阶段主要是FA抑制,p H抑制较轻,中温厌氧消化稳定阶段的FA抑制比高温厌氧消化时严重。

基于CFD数值模拟的高固厌氧消化搅拌设备优化分析

高固厌氧消化(High Solid Anaerobic Digestion,HSAD)相比传统厌氧消化存在混合效果差、能量转换效率低等缺点,而机械搅拌不仅促进消化,同时有效解决高固厌氧消化受高黏度非牛顿流体限制的问题。本研究基于气液两相流混合模型,借助计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对3类高固厌氧反应器的流场进行数值模拟,探寻最佳工况。研究表明,螺带搅拌桨在高黏度流体混合中具有优越性;同时根据不同转速下反应器内的流场与死区分析,得到3类搅拌反应器混合特征,为实际高固厌氧消化搅拌机械的选用提供了理论指导。

城市污泥高固体浓度厌氧消化的研究进展

城市污泥的负面环境影响日益严重,已经成为我国最紧迫的环境问题之一。厌氧消化作为有效的污泥稳定化、减量化和能源回收技术,面临新的发展机遇,高固体浓度厌氧消化开始受到广泛关注。文章综述了高固体浓度污泥厌氧消化的概念、优势及研究现状,指出高固消化是今后污泥厌氧消化的发展趋势,而预处理强化的高固厌氧消化和与有机废物的共厌氧消化将是高固消化的主要发展趋势。