秸秆原料沼液预处理技术研究分析及评价

秸秆原料的结构组成复杂,阻碍了其有效厌氧消化。沼液预处理技术能有效改变秸秆类原料结构,促进其厌氧消化。本文在介绍秸秆类原料预处理方法的基础上,对秸秆原料沼液预处理技术研究现状进行了分析,总结了目前秸秆原料沼液预处理技术的处理对象、方法、评价指标等,同时针对现状分析评价了目前秸秆类原料沼液预处理技术存在的问题和不足,并进行了展望,以期为该技术的推广应用提供参考。

沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化

沼液作为厌氧发酵的废弃物处理存在困难,但沼液可以对秸秆类原料进行预处理,为沼液的综合利用提供可能。为优化沼液预处理玉米秸秆的条件,提高玉米秸秆厌氧消化产气量,该文以沼液预处理前后的纤维素、半纤维素、木质素含量以及产气量为指标,根据CCD(centralcompositedesign)试验设计原理,选取沼液添加比例、温度和时间为因素,建立三者之间的模型。试验结果表明:随着预处理TS(total solid)的降低,时间的延长,木质纤维素的降解率越高,而温度在30℃时木质纤维素的降解率达到最大。从产气量来看木质纤维素降解率并不是越高越好,过分的追求木质纤维素的降解会对产气量产生影响,经过响应面法优化产气量后得出最佳的预处理工艺为:沼液添加比例19.08%、预处理温度(30±1)℃、预处理时间为5 d,总产气量可提高30.76%。

沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响,以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料,用猪粪沼液在(35.0±0.5)℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明,预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长,各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高(1.53%~24.47%和2.11%~52.48%),但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同,番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d,最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^(-1),较未处理分别提升36.52%和26.33%;黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7d,最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^(-1),较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时,沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期(T90缩短了3~8 d)。整体上,沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为:黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述,猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能,且最佳预处理时间为5~7 d。

沼液预处理对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响

为探索不同沼液预处理时间对废弃花卉秸秆厌氧消化产沼气特性的影响,进一步确定花卉秸秆沼液预处理的最佳时间,文章以云南四大切花混合花卉秸秆为原料,用沼液分别预处理1天,3天,5天,7天后在30℃下进行了批量式恒温沼气发酵实验。结果表明:沼液预处理3天的产气总量最高(预处理5天次之),预处理5天的产气峰值最高,预处理5天的能最快提升沼气含量,且在处理时间内随着预处理时间增加,原料产气速率加快,发酵时间缩短。综合确定花卉秸秆沼液预处理的最佳处理时间为5天。

沼液预处理对花椰菜废弃物厌氧消化的影响

为探索沼液预处理方法对花椰菜废弃物厌氧发酵产气的影响,对经不同时间沼液浸泡预处理(1d,4d,7d,10d)的花椰菜废弃物进行厌氧发酵实验,研究预处理时间对厌氧发酵过程中产气量、CH4含量、pH值、挥发性脂肪酸(VFA)以及氨态氮等特性的影响。结果表明:沼液浸泡处理1d、4d、7d和10d的总产气量分别比对照组高出10.90%、73.90%、45.83%和56.03%;沼液浸泡预处理使体系的CH4含量在10d后稳定在60%左右。进一步的研究表明,沼液浸泡预处理4d、7d、10d有效地缩短厌氧发酵初期的水解酸化阶段,使厌氧发酵的pH值稳定在适宜的范围内;沼液浸泡预处理促进挥发性脂肪酸和氨态氮的去除。整体上来看,以沼液浸泡预处理4d后效果最好,气体产量和CH4含量最高。

沼液板式超滤膜预处理试验研究

如何降低超滤膜污染程度至最低状态是一项重要课题,为了最大限度地降低浓差极化的影响,通过试验将超滤工艺应用于沼液膜过滤法浓缩液体有机肥工艺,选取某养殖场内沼液,在不同压强下,观察不同压力时板式超滤膜的通量变化和污染物去除、截留情况。结果表明:在0.05~0.25 MPa压力下,板式超滤膜初期通量下降迅速,10~30 min后,膜过滤通量下降变缓并趋于稳定,这一过程与膜通量衰减经验公式吻合较好;板式超滤膜的通量随着压力上升而增高,但增幅逐渐降低,膜截留率与压力变化关系不大,膜对COD去除率较高,约70%,对NH4+-N、K+等小分子物质去除率较差,仅22%~40%,小分子营养物质保留充足;滤出液营养指标为有机质营养0.16%,无机总营养0.217%,N-P2O5-K2O比例为10∶1.12∶6.04,营养比例关系较好,但有机质含量较低,需采用后续浓缩步骤。研究表明,板式超滤膜滤出液基本符合纳滤、反渗透进水水质离子和pH值等的要求。

沼液原位生化预处理玉米秸与猪粪混合厌氧消化性能分析

对沼液预处理玉米秸与猪粪的混合厌氧消化性能进行研究,针对主要预处理参数采用四因素四水平正交实验设计,结果表明：经沼液预处理的各组累积产甲烷量比未处理组提高8.07%～32.56%;最优预处理条件为总含固率10%,沼液经4 mm筛网过滤,预处理温度35℃,预处理时间3 d;在最优预处理条件下,沼液预处理较未处理组产气峰值提高65.01%,出现峰值时间提前8 d,累积产甲烷量达到80%时间（t80）缩短33.33%,单位总固体含量（TS）产甲烷量达到192.45 m L/g,比未处理组提高了22.89%,与Na OH预处理效果相近,氨氮、碱度浓度适中,系统稳定性良好。因此,沼液预处理能够明显提高混合物料的厌氧消化性能,同时减少沼液排放,降低二次污染。