氨胁迫对猪粪厌氧消化性能的影响

以猪粪为原料,采用批式试验方法,研究不同氨氮添加量(0、400、800、1600、2400、3200、4000 mg·L-1)对厌氧消化产气效果的影响。结果表明:随着氨氮添加量的增加,总产气量和CH4产率均呈现先升高后降低的变化趋势,氨氮添加量≥2400 mg·L-1时,厌氧消化过程受到显著抑制;不同处理中猪粪挥发性固体(VS)的CH4产率分别为328.5、338.1、323.2、304.9、276.2、124.9、56.1 m L·g-1。氨氮添加量为0~800 mg·L-1时,最大VS产CH4速率分别为18.3、18.4、17.1 m L·g-1·d-1;氨氮添加量为2400 mg·L-1时,产气高峰推迟,产CH4速率明显降低;氨氮添加量≥400 mg·L-1时,厌氧消化30 d底物的生物转化产CH4效率随氨氮添加量的增加逐渐降低,分别为56.7%、54.5%、52.4%、30.6%、1.6%和1.3%;氨氮添加量为400~2400 mg·L-1时,乙酸利用型产甲烷菌Methanosaeta的相对丰度总体随氨氮质量浓度的增加而降低,而氢利用型产甲烷菌Methanosarcina和Methanococcus具有相反的变化规律。

工艺措施对猪粪秸秆混合厌氧干发酵产气性能的影响

为避免挥发性脂肪酸积累、提高产气效率,研究猪粪单独发酵、猪粪秸秆混合发酵、猪粪秸秆混合原料分层接种和猪粪秸秆混合原料渗滤液回流等工艺措施下,中温(37℃)厌氧干发酵(总固体含量为20%)的产酸及产气性能。结果表明:猪粪秸秆混合原料分层接种厌氧发酵启动快,产气效果最佳,累积挥发性固体含量VS产甲烷量可达139.2mL/g;混合发酵渗滤液回流可有效降低总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acids,TVFAs)质量浓度(维持在0.66 mg/g),累积VS产甲烷量比分层接种低16.7%;猪粪秸秆混合发酵与猪粪单独发酵的反应器中TVFAs质量浓度分别达到19.08和19.83 mg/g,前15 d日产甲烷量为0.1 mL/(g·d),基本不产气。通过不同工艺措施对比,获得产气量最高和启动期最快的发酵方式,提高猪粪厌氧干发酵产气效率,为猪粪等高固体含量有机废弃物的资源化处理利用提供参考。

渗滤液回流和分层接种对猪粪厌氧干发酵的影响

以降低厌氧干发酵过程挥发性有机酸(VFAs)积累、提高产气性能为目的,研究渗滤液回流、分层接种及2种处理组合的工艺措施对猪粪添加蛭石体系中温(37℃)发酵性能的影响.结果表明,渗滤液回流能够降低发酵体系中的VFAs和氨氮质量分数,各组VFAs质量分数均低于0.80mg/g,分层接种条件下回流组总VFAs和乙酸质量分数均低于不回流组;氨氮质量分数随时间延长逐渐升高,38d时各处理组质量分数分别为2.72、2.95、2.79mg/g,均低于对照组(3.06mg/g),整个过程中两回流组氨氮质量分数均低于对应不回流组;渗滤液回流组的累积挥发性物质(VS)甲烷产量为212.0mL/g,分别比其他3个处理组高6.1%、8.4%和9.9%,由修正的Gompertz方程预测得到最大累积VS产甲烷量、最大产甲烷速率和达到最大累积VS甲烷产量90%所需的时间(T90)分别为207.7mg/g、14.9mL/(g·d)和19.8d,均优于其他处理组;分层接种与不分层接种的累积VS产甲烷量在前10d差异极显著(P<0.01),在前20d差异显著(P<0.05),末期无显著差异.