沼液回流对厌氧发酵产气性能的影响

目前,大部分沼气工程沼液产量大、外销不通畅造成的生产不通畅是行业的最大难题。以沼液回流二次使用为目的,以鸡粪、牛粪为发酵原料,以沼液为接种物进行厌氧发酵产气试验,论证沼液回流对厌氧发酵产气性能的影响。试验结果表明,以牛粪为原材料与沼液混合的A_(2)在厌氧发酵周期内未出现因沼液回流而导致的产沼气受抑制的情况,且A_(2)甲烷浓度与日产气量普遍较高,甲烷浓度较A_(1)组提高了25.3%,日产气量较A_(1)组提高了60.6%。而A_(1)组在试验过程中出现反应速度滞后、NH4-N浓度高、有机酸累积、甲烷浓度低抑制产气的现象。

沼液回流比与有机负荷对秸秆厌氧发酵特性的影响

以混合秸秆为唯一原料,混合接种瘤胃液与污泥,在半连续固态进料反应器中研究不同回流比和有机负荷组合对甲烷产率、发酵特性的影响。结果表明,在6个阶段中,当有机负荷(OLR)为4 g/(L·d),回流比为1∶1时,甲烷平均产率达到了768 m L/(L·d);单位秸秆TS产甲烷量为202 m L/g,具有明显成本优势。当OLR升高到6 g/(L·d)时,VFA积累明显,丙酸质量浓度高达6.54 g/L,并且出现丁酸的积累;该阶段氨氮质量浓度明显升高,达到了632.51 mg/L。固渣中纤维素和半纤维素在第2阶段降解程度最高,降解率达到了88.81%,而水解酶活和产甲烷效率的变化相关。通过三维荧光光谱分析,发现沼液中类酪氨酸产物、辅酶F420及腐殖酸类有机物的变化受回流比和有机负荷的影响,能直接反映产甲烷和发酵特性,而且腐殖酸类物质的积累是产甲烷作用受到抑制的重要原因。因此,合适的回流比和有机负荷对秸秆沼气工程长期稳定运行尤为关键。

基于能值分析的规模化沼气工程沼液回流工艺生态效益评价

为评价沼气工程沼液回流以及不回流2种模式的优劣,该研究引入相对能值转换系数和生态投入能值的概念,给出了三沼分配产出能值的方法,并选取D(CSTR工艺)和L(USR工艺)2座具有代表性的沼气工程实例应用,每个工程均设定沼液回流和不回流2种模式相对应,利用能值评价指标对2座工程进行了详细的分析。结果表明D工程各项评价指标优于L工程,沼液不回流模式优于沼液回流模式;但当沼气工程无途径消纳产生的沼液时,回流模式可以降低沼液对周边环境的污染,此时沼液回流模式优于不回流模式,L工程周边土地较少,采用回流工艺使环境负载率由2.15降低为1.05,能值可持续指标由0.41增加到0.93。采用何种模式要根据工程实际情况而定,建议沼气工程每处理每吨VS(鸡粪)需配备的土地为0.5hm^2/t,处理每吨VS(牛粪)需配备土地0.2hm^2/t,当周边土地小于需配备土地时,沼气工程应适当采用沼液回流。

沼液回流对牛粪高温厌氧发酵产气性能的影响

采用沼液回流装置,将发酵后的沼液回流至厌氧发酵装置中,并与新鲜牛粪混合,进行不同回流比率的高温厌氧发酵试验,研究沼液回流对厌氧发酵产气性能的影响。结果表明,沼液回流对牛粪高温厌氧发酵产气性能影响显著,对p H和氨氮的影响较小。当回流比率为60%时,日均产气量可达109.3 L/d,与未进行沼液回流的对照组相比,提高了20.8%。相对较低的沼液回流比率,对系统的COD去除效果影响不大;相对较高的回流比率,影响COD的去除。当回流比率达到100%时,COD的去除率相对于对照组减少了11%。

沼液回流对棉花秸秆产甲烷效率及微生物群的影响

试验在中温条件下采用连续搅拌反应器(CSTR)研究了沼液长期回流对棉花秸秆厌氧发酵的影响,对固定进水负荷下的发酵罐运行参数的动态变化进行了持续监测。结果发现:在水力停留时间为15 d,进水有机负荷为4 g TS·L^(-1)d^(-1)的条件下,与未回流组相比,回流组在第153天时产气受到抑制,产气下降了23.1%;pH值在7.1上下波动而未回流组为6.8;氨态氮浓度为108 mg·L^(-1),未回流组在71 mg·L^(-1)左右;粘度由54 mPa·s增至139m Pa·s;VFAs含量高于未回流组,其中乙酸和乳酸积累较为明显。结果表明:一方面,沼液回流提高了反应器有机负荷率及缓冲能力,大大节约淡水资源,同时对产沼气体系产生搅拌作用,节约资源和能源。另一方面,回流组沼液粘度的增加、乙酸和乳酸的积累是其产甲烷率降低的原因,其纤维素分解菌种类较少,但主要产甲烷菌-甲烷鬃毛菌随着乙酸的积累而增长,对稳定沼液回流条件下的厌氧发酵体系起到了重要作用。

不同沼液回流比对玉米秸秆厌氧发酵产气效果的影响探究

采用沼液回流工艺,研究不同沼液回流比条件下玉米秸秆厌氧发酵的日产气量、CH4、H2S、pH值及TOC含量变化。结果表明:75%沼液回流比试验组日产气量最大,其最大值可达1275mL,甲烷含量高,最高值可达68.4%,TOC去除效率显著,所以,75%的沼液回流比是最优的。

沼液回流对牛粪厌氧发酵工程影响

为了减少连续进料的湿式厌氧发酵工程产沼液量和出料热量损失,在50 L连续进料的湿式厌氧发酵装置中模拟实验研究长期回流沼液对牛粪厌氧发酵工程的影响,在中温(37±1)℃条件下研究不同沼液回流比例(0%、30%、40%、50%、60%)时日产气量、甲烷体积分数、pH值、SCOD含量和氨氮含量变化,并通过动力学分析回流对甲烷生产的促进机理。结果表明:回流比例为40%的试验组在回流阶段日产气量逐渐升高并在108 d后趋于稳定,在试验周期内最高日产气量为62.45 L,容积产气率为1.39 L/L,与回流比例为0%、30%的试验组相比分别提高25.46%、9.22%。回流比例为50%、60%的试验组在回流阶段内虽能更快达到最高日产气量62.29、62.40 L,但日产气量在第95天和第78天分别开始降低,至120 d试验结束时已低于回流比例为40%的试验组。最后理论计算回流沼液对发酵进料温度的提升,得出回流沼液可使发酵原料温升能耗降低27.23%~33.38%。

沼液回流对牛粪和玉米秸中高温联合厌氧消化性能影响研究

文章研究了中高温(42±2℃)条件下沼液回流对牛粪和玉米秸联合厌氧消化性能的影响,并对不同进料浓度条件下反应器内pH、氨氮等系统稳定性指标进行了分析。结果表明:在不同进料浓度和不同沼液回流比条件下,100 g/L进料浓度和100%沼液回流比时系统产气效果最好,比对照组提高了20%;TS和VS去除率比对照组分别提高了10.9个百分点和10.2个百分点。说明沼液回流可以有效提高牛粪和玉米秸的产甲烷率和TS,VS去除率,从而为减少沼液排放和提高牛粪、玉米秸厌氧消化效率提供了新的途径。

沼液回流对厌氧沼气工程的影响

文章根据大量文献提供的内容,探讨了厌氧工程中沼液回流对发酵过程中的关键因子及系统产生的影响。

沼液回流提升推流式厌氧反应器运行效果研究

为了研究沼液回流对推流式厌氧反应器(PFR)厌氧消化效率的影响,文章采用有效容积为36 L的PFR,以牛粪为底物,进料浓度TS为7~10%,发酵温度38℃±1℃,水力停留时(HRT)为20 d条件下连续运行100 d。结果发现:50%的沼液回流能够提升反应器产气效率,在沼液回流运行期,日产气量最高达到57.92 L·d^-1,容积产气率为1.58 L·L^-1d^-1,甲烷含量为68.9%。平均挥发性有机物产气率为433.03 L·kg^-1 VS(干物质产气率为366.99 L·kg^-1 TS),相比于未回流沼液运行期提升42.46%,底物转化效率提高了17.84%。通过对沼液回流运行期的微生物群落组成分析可以看出,细菌主要以Firmicutes和Bacteroidetes具有降解纤维类及大分子的水解酸化菌为主。古菌则以Methanothrix和Methanospirillum为绝对的优势产甲烷菌为主。该研究结果可为以牛粪为原料的大型沼气工程提高整体效率和能量输出提供基础参考数据。

沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵特性的影响

秸秆厌氧发酵沼气工程中合理的沼液回流可减少沼液排放量,降低后续沼液处置利用成本。以稻秸为底物,采用完全混合搅拌反应器(CSTR)半连续发酵方式,研究沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵特性的影响,旨在为明确沼液全量回流对秸秆厌氧发酵的影响机制、改进沼液全量回流技术提供科学依据。结果表明:在100%沼液回流条件下连续回流50 d时系统运行稳定,总固体(TS)产气率、挥发性固体(VS)产气率及容积产气率分别稳定在245 m L·g-1、300 m L·g-1及0.74 L·L-1·d-1。但随着运行时间延长,回流天数达85 d时,虽然发酵液pH值和沼气中φ(CH4)无明显变化,但系统产气效率明显受到抑制。产气受抑制阶段与产气稳定阶段相比,TS产气率、VS产气率及容积产气率分别下降到186 m L·g-1、226 m L·g-1及0.56 L·L-1·d-1,下降幅度达24%。进一步分析表明,沼液中ρ(NH4+-N)下降到185 mg·L-1,下降幅度为71%;主要金属离子总质量浓度增加到4.13 g·L-1,增加幅度为342%。初步判断沼液全量连续回用会因氮含量严重下降和盐分积累致系统产气量下降,但真实原因还有待进一步研究。

沼液全量回流的秸秆半连续厌氧发酵产气研究

为优化沼液回流工艺,从根源上解决沼液处置问题,分析了沼液全量回流对水稻秸秆厌氧发酵过程的影响,提出了回流过程中抑制产气的影响因子,验证了缓解抑制产气的方法.结果表明,沼液全量回流对厌氧发酵产气性能影响显著.在132天的实验周期内,缺乏氮素和腐殖酸累积是抑制产气的影响因子,总氮浓度从263mg/L下降到93mg/L,腐殖酸质量分数从0.0094%上升到0.234%;补充尿素和氯化钙可以使缺少氮素及腐殖酸累积所产生的产气抑制得以恢复.本实验为保证秸秆沼气工程长效运行提供基础数据.

沼液回流对秸秆与污泥混合中温厌氧消化的影响

为了提高秸秆与市政污泥混合厌氧消化的消化产率,以秸秆污泥混合物作为底物,在批次实验中研究不同沼液回流对中温(35℃)混合厌氧消化过程的影响。实验采用0%、20%、30%、40%、50%和60%等6种不同的沼液回流量,分析不同沼液回流量下产气量、甲烷含量、发酵过程氨氮含量、sCOD、总挥发酸(VFAs)的变化情况。结果表明:50%的沼液回流产气量和甲烷产量均最大,分别是1 645 m L和797.5 mL,TS和VS去除率达到17.5%和47.8%,单位VS甲烷产量为613.45 mL·g-1,较未加沼液的发酵瓶提高了37.7%,且无VFAs积累。过高的沼液回流量提升了厌氧反应的氨氮浓度,对厌氧产气过程产生了抑制。50%沼液回流量可以作为秸秆污泥混合厌氧消化最佳回流量。

沼液回流时间对厨余垃圾高含固厌氧发酵的影响

研究了高温(55±2)℃下沼液回流时间(1,6,12,24 h/d)对厨余垃圾高含固(15%TS)厌氧发酵产氢的影响,并探讨了不同沼液回流时间下微生物群落的演替规律。结果表明:增加沼液回流时间可提高产氢量,缓解VFAs积累的抑制效应,回流时间为24 h/d时氢气累积产量最大,为111.44 L,VFAs浓度为28.34 g/L,比回流时间1 h/d时降低了15.40%。厨余垃圾厌氧发酵过程中延长回流时间可恢复酸化体系的pH,且未形成氨积累。回流时间较短(12 h/d)的S实验组中,随着发酵的进行,微生物群落结构多样性降低,在门水平上Firmicutes逐渐演替为优势菌(49.2%~89.5%),回流时间较长(24 h/d)的T实验组一直保持较高的微生物多样性,发酵结束时,Firmicutes、Chloroflexi、Proteobacteria、Euryarchaeota相对丰度分别为27.8%、33.6%、13.0%和12.3%;属水平上T实验组(24 h/d)的产氢菌相对丰度高于S实验组(12 h/d),发酵结束时产氢菌Clostridium和Thermoanaerobacterium的相对丰度分别为10.5%和3.2%。延长沼液回流时间可促进VFAs与葡萄糖代谢产氢。冗余分析表明,沼液回流时间和产气量主要与Firmicutes和Chloroflexi中菌属变化较明显相关。

鸡粪与玉米秸秆的干式厌氧发酵实验研究

文章以鸡粪和玉米秸秆为发酵底物,开展了鸡粪干发酵、玉米秸秆预处理后干发酵、鸡粪和玉米秸秆混合干发酵等实验。实验结果表明:玉米秸秆经过质量分数为2%的Na OH溶液预处理后,产气效果最好;与鸡粪或玉米秸秆单独干发酵相比,鸡粪与玉米秸秆混合干发酵的产甲烷效果并无明显优势,但增加沼液回流后甲烷产量提高了1倍以上,实现了99.9%的产甲烷潜力。

氨氮对沼气池产气的影响

在户用沼气池发酵产气的过程中氨氮的影响是很大的,适当浓度的氨氮对厌氧菌的生长有促进作用,能够促进沼气池的产气量;高浓度的氨氮对厌氧菌的生长有抑制作用,从而降低沼气池的产气量。同时我们分析了氨氮在沼液回流中的积累情况,以及氨氮含量的影响因素包括温度、原料浓度、接种物的多少、pH值等等。

发酵液回流对餐厨垃圾厌氧消化的影响

针对厌氧发酵液回流可提高厌氧系统性能,而不适的回流比例又会造成系统酸化的现象,采用单相连续反应器研究了发酵液回流及不同回流比对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。结果表明:在1 gVS/L的有机负荷下进行三种比例(10%、30%、50%)的发酵液回流使系统日平均产气量比不回流阶段分别提高0.7%、13.0%、4.9%,且对气体甲烷含量无显著影响。回流使VFA降解更充分,也使系统缓冲能力得到调节,但在较高的回流比(50%)下会造成Na+积累从而抑制系统产气性能。

回流液对剩余污泥厌氧消化的影响

随着污泥产量的不断增加,未能妥善处置的污泥会给环境带来许多隐患.污泥厌氧消化技术可使污泥"无害化""减量化""资源化",是污泥处置的主流技术路线之一.但污泥的厌氧消化效率低,限制了该技术的推广应用.利用污泥厌氧发酵罐的回流沼液,对污水处理厂脱水的市政污泥进行酸化预处理,从而提高污泥的产沼气效率.结果表明,污泥厌氧发酵最佳条件为温度35℃,含固率8%,接种量40%;污泥酸化预处理最佳回流比为5%(V/m,回流液/污泥),该条件使污泥上清液的挥发性脂肪酸含量增加了26.14%.根据Gomperzt修正方程拟合结果表明,预处理后的污泥累计产甲烷率为85.53 mL/g,提高了43.96%;厌氧发酵延滞期缩短至2.97 d;最大日产甲烷量为8.81 mL g^(-1)d^(-1).本研究获得了沼液酸化预处理污泥的最佳回流比,成功提高了污泥的产气效率,开发了低成本的污泥酸化预处理工艺,具有一定的工程应用前景.(图5表4参31)