乙酸和乳酸对玉米秸秆青贮料有氧稳定性和甲烷产率的影响

根据热电偶原理采用无纸记录仪测定温度,研究不同质量浓度乙酸和乳酸对玉米秸秆青贮料有氧稳定性及干物质的影响,并通过批次厌氧发酵工艺,分析不同质量比的乙酸和乳酸对提高青贮料甲烷产率的作用。结果表明:乙酸能有效提高青贮料的有氧稳定性,且随乙酸浓度的增加,青贮料有氧稳定性提高。相应地,乙酸添加量为10%和8%的处理干物质损失分别为1%和3%,而乙酸量添加为2%和没有添加乙酸的处理干物质损失分别为20%和25%,且干物质损失率(x)与甲烷产量减少率(y)呈线性正相关:y=0.705x+1.224(R2=0.986 2)。在仅以乙酸和乳酸为原料的厌氧发酵体系中,高浓度乙酸的甲烷产率显著高于高浓度乳酸(P<0.05);而在烘干青贮料发酵体系中,乙酸添加量为17%和13%的处理甲烷产率与相同添加量乳酸的处理相比,差异性不显著(P>0.05)。综合评价,乙酸对青贮料的主要贡献在于增加其出料期的有氧稳定性,减少干物质损失,进而提高物料甲烷产率。

有机负荷对酒糟厌氧消化降解及甲烷产率的影响

为了探究有机负荷对酒糟中温厌氧消化运行的稳定性及产气性能的影响,启动了有机负荷分别为1.6、4.8和6.4 kg·（m3·d）-1的厌氧反应器R1、R2和R3,并以半连续方式运行100 d。单因素方差分析（ANOVA）的结果表明,3个反应器在60~90 d的VS降解率无显著性差异（p=0.19〉0.05）,分别为（66.9±3.2）%、（68.1±2.7）%和（66.1±1.5）%,但产气率随着有机负荷的提高而升高,分别为（0.48±0.07）、（0.61±0.06）、（0.71±0.06）m3·kg-1,对应的甲烷比例为56.9%、60.9%和59.6%。虽然提高有机负荷促进了有机碳源利用效率,提高了甲烷比例和产量,但其稳定运行存在一定困难,R3在90 d后产气急剧下降,丙酸大量积累,产酸菌和产甲烷菌间的动态平衡受到破坏。因而,适宜的有机负荷是确保酒糟良好的厌氧消化稳定性能和产气性能的关键因素。

预热缓冲对混合原料厌氧发酵产甲烷性能的影响

为探究预热缓冲对混合原料厌氧湿发酵产甲烷性能的影响,以玉米秸秆和牛粪作为试验原料,按照总固体质量(TS)比1∶2混配,采用预热缓冲处理方法进行中温厌氧发酵产甲烷试验。试验结果表明:预热缓冲使混合原料的累积甲烷产量提高了12.97%,甲烷产率提高了29%,在发酵周期上缩短了5天。为了验证试验数据的可靠性,利用Gompertz模型进行理论拟合分析,得出处理组和对照组的相关系数分别为0.997和0.995,最大甲烷产率分别为78.66mL/g和68.35mL/g。综上所述,预热缓冲处理方法可缩短发酵体系中厌氧产甲烷的反应时间,提高启动阶段的产气速率及甲烷产量,故运用Gompertz模型拟合多原料混合厌氧发酵的累积甲烷产量曲线的方法是可行的。

固体浓度对猪粪厌氧消化甲烷产出特性的影响

利用自动甲烷潜力检测仪（AMPTS）,在35℃条件下,设置TS2％、TS6％、TS10％和TS14％共4个总固体浓度的猪粪水进行厌氧消化试验,观测其日产气量及其甲烷浓度的变化过程.结果表明：各处理的日产气量均在第一天达到最高值,并随着消化天数的增加逐渐下降,固体浓度越高产气结束越晚.固体浓度越高初期产生的甲烷浓度越低,但随发酵时间延长高浓度处理的甲烷浓度逐渐提高,TS6％处理后期产甲烷浓度最高可达76.1％.在TS2％～10％时随固体浓度升高甲烷的总产量逐渐提高,而TS14％处理与TS10％处理的甲烷总产量无显著差异.计算表明,TS2％、TS6％、TS10％和TS14％处理的单位化学需氧量（CODcr）产甲烷率分别为311.5、409.7、488.8和357.4mL/g,单位挥发性总固体量（VS）产甲烷率分别为330.1、491.3、473.1和333.4mL/g,其中TS6％和TS10％处理的单位甲烷产率较高.说明固体浓度对猪粪厌氧消化过程及甲烷产率有较大影响,选择适宜的固体浓度有利于提高厌氧消化的甲烷产率.研究结果可为猪场沼气工程控制参数选择和粪便管理温室气体清单编制提供数据参考.

梧州市生活垃圾高固体厌氧发酵产甲烷

以梧州市的生活垃圾为原料,针对其难降解部分含量相对较高的特点,进行高浓度中温[(35±2)℃]批式厌氧消化实验,主要研究TS的3个设置浓度对厌氧消化稳定性及性能的影响.结果表明,分别为20%、25%和30%的3种TS均能实现稳定的产甲烷过程,在整个过程中没有明显产生挥发性脂肪酸的抑制,pH能实现自稳态调控;TS为20%、25%和30%的厌氧消化的累积产甲烷量为93.06、105.92和117.23L/kgVS;较低的总固体浓度有助于缩短厌氧发酵周期,而较高浓度可提高产甲烷效率.

水分选有机垃圾三种总固体厌氧消化产甲烷

以水分选城市生活有机垃圾(WS-OFMSW)为原料,采用35L厌氧反应器进行中温(30±2℃)批式厌氧消化,研究3种TSr分别为16.0%、13.5%和11.0%的样品对厌氧消化稳定性及性能的影响。结果表明,3种TSr均能实现稳定的产甲烷过程,pH自我恢复调节能力较强,在整个过程中没有产生挥发性脂肪酸抑制。较低的TSr有助于快速启动并缩短发酵周期,3种TSr厌氧消化分别于32、25和12d达到产气高峰。累积产甲烷量分别为273.1、283.0和313.7L·kgVS^(-1),平均甲烷浓度为64.6%、66.3%和65.7%。3种TSr厌氧消化的VS去除率分别为26.08%、35.76%和41.78%。通过该实验,获得相关的WS-OFMSW厌氧消化原始数据,为城市生活垃圾水分选技术的完善以及有机垃圾厌氧消化性能的提高指出了参考方向。

α-淀粉酶对猪粪厌氧发酵产甲烷的影响及动力学分析

为有效提高厌氧发酵底物的生物产甲烷效率(BDA),探析外源水解酶对厌氧发酵产甲烷过程的影响效应,该研究以猪粪为发酵底物,添加外源α-淀粉酶,采用2种模型拟合厌氧发酵过程。研究显示:在适当范围内添加α-淀粉酶(添加量≤30 mg·g-1)对猪粪厌氧发酵产甲烷具有促进作用,α-淀粉酶的添加量与甲烷产率增加呈正相关性。α-淀粉酶添加量为30 mg·g-1的试验组对甲烷产率的促进作用最为显著,其日产气峰值,甲烷产率,BDA,最大反应速率分别为13829 mL,384.9 mL·g-1VS,69.69%,32.63 mL·g-1d-1,与对照组比分别提高了18.1%,22.1%,22.1%,24.6%,厌氧发酵过程符合Gompertz模型(R2=0.9995)。

奶酪乳清、牛粪和菌糠厌氧共消化产甲烷性能

文章以奶酪乳清、牛粪和菌糠为底物,对3种原料进行不同混合配比,研究不同混合比例下厌氧共消化产甲烷性能。试验结果表明:奶酪乳清与牛粪混合比为85∶15时得到最大甲烷产率为313±11 mL·g^(-1 )VS,奶酪乳清的添加会促进牛粪的产甲烷性能,而牛粪的少量添加亦能提高奶酪乳清的产甲烷性能;奶酪乳清与菌糠混合比为15∶85时得到最大甲烷产率为722±16 mL·g^(-1)VS,菌糠的添加能够提高奶酪乳清的产甲烷性能,而奶酪乳清的添加对菌糠厌氧消化有一定的抑制作用;牛粪的少量添加能够促进菌糠的厌氧消化性能,并在混合比15∶85时实现最大甲烷产率为773±16 mL·g^(-1)VS;当3种原料混合共消化时,在奶酪乳清、牛粪和菌糠混合比为10∶10∶80下,实现最大甲烷产率为763±12 mL·g^(-1)VS。

高效降解玉米秸秆产甲烷菌群的筛选

为了对秸秆类原料进行厌氧消化制取甲烷,提高底物利用率和甲烷产量,该研究以玉米秸秆为原料,以取自不同环境中的7个样品为接种物,35℃,对玉米秸秆进行厌氧消化,研究其甲烷产量、甲烷产率及发酵时间等。研究结果证明:筛选得到3个转化玉米秸秆并产甲烷的优势菌群,其最高容积甲烷产率分别为0.66、0.62、0.73m^3/m^3·d,底物产甲烷量分别为403、397、410L/kgvs,明显高于报道过的相应数据。该研究为玉米秸秆的高效制取甲烷提供了优势的微生物菌群基础。

柑橘渣和茶渣共发酵产甲烷及动力学特性

文章针对四川省农产品加工业中产生的柑橘渣和茶渣再利用效率低的问题,采用批次厌氧发酵工艺,在中温(37℃±1℃)条件下,研究了基于挥发性固体不同混合比(10∶0,7∶3,5∶5,3∶7和0∶10)的产甲烷过程,通过分析产甲烷效率和物料分解效率,比较了不同混合比物料的产甲烷特性;采用Modified Gompertz模型分析了产甲烷动力学,以期为两种有机固体废弃物的高效化产甲烷提供可靠的工艺参数。结果表明,单一的柑橘渣和茶渣均能正常产甲烷,但混合物料能产生显著的协同效应,甲烷产量和底物分解效率均显著高于单一物料;当柑橘渣和茶渣混合比例为5∶5时,物料的总固体分解率、挥发性固体分解率、原料甲烷产率和容积甲烷产率均最高,分别为58.81%,75.29%,143 mL·g^-1VSadded和0.48 L·L^-1d^-1。根据动力学分析结果,延滞期(λ)随茶渣添加量的增加而延长,具有较高甲烷产量的混合比物料(5∶5)的水力停留时间为7 d。

水泡粪物料中固体和氨氮含量对厌氧消化产气特性的影响

目前不少猪场使用水泡粪清粪工艺清理猪粪便,同时对水泡粪清理的粪污进行沼气工程处理,但不同水泡粪贮存条件对其粪污后续厌氧发酵的影响尚不清楚.本试验将猪粪和尿液通过不同贮存温度（20℃,30℃）和时间（7d,14d,21d）组成6种前处理条件,模拟不同条件水泡粪出水,研究水泡粪物料特性对出水厌氧发酵的影响.结果表明,水泡粪出水的单位挥发性固体（VS）的厌氧发酵产气率在369.2 ～702.0mL/g,厌氧发酵前7d的日产沼气量一直处于较高水平,之后快速下降,厌氧发酵10d后产气基本处于较低水平且下降平缓;氨氮对厌氧发酵有显著的抑制作用,厌氧消化甲烷产率（y）与氨氮浓度（x）的关系为y =4＆#215;10-5x2-0.3618x＋1283（R2=0.9846）.水泡粪物料总固体物含量越高厌氧发酵产气越低,据此建议适当缩短水泡粪时间以提高后续厌氧发酵产气量.

添加园林废物及冻融预处理对餐厨垃圾厌氧消化效率的影响

通过批处理试验,研究了三种不同类型园林废物〔小叶桉叶,美人蕉叶以及混合杂草(包括空心莲子草、猪毛蒿和胜红蓟)〕对餐厨垃圾厌氧消化的影响。结果表明,添加混合杂草处理表现出最佳的甲烷生产能力,甲烷产率达到827.0mL/g(以挥发性固体计,下同);而添加小叶桉叶和美人蕉叶处理,甲烷产率分别为307.9和287.3mL/g。冻融预处理可以使添加混合杂草处理和美人蕉叶处理的甲烷产率分别提高25.0%和85.4%,混合杂草处理的产能效益由6106kW·h/t提高到7633kW·h/t,美人蕉叶处理的产能效益则由1694kW·h/t提高到3141kW·h/t。

不同预处理条件对于尾菜厌氧发酵产气效果的影响

以尾菜为发酵原料,常因“易酸化”导致产气失败。为了提高其能源化利用效率,试验以产气效果为评价指标,考察不同尾菜的厌氧消化产甲烷能力的基础上,研究超声波破碎、超声波清洗、碱液浸泡及沼液浸泡的预处理措施对产甲烷能力最佳和最差尾菜的产气影响。研究结果表明,在总固体(TS)浓度为3%和中温37℃下,菠菜、卷心菜、芹菜、油菜和白菜的挥发性固体(VS)产甲烷率分别为65.93、77.44、78.33、55.73 mL·g^(-1)·VS和60.68 mL·g^(-1)·VS,TS产甲烷率分别为64.39、75.63、76.50、54.53 mL·g^(-1)·TS和59.27 mL·g^(-1)·TS,其中菠菜和卷心菜的产气效果显著高于其他尾菜,芹菜的产甲烷能力显著低于其他处理。在发酵过程中,4种预处理对卷心菜和芹菜发酵体系的pH均有缓冲作用,可以降低pH的下降速度和程度。4种预处理的甲烷体积分数均在第7 d达到40%以上,峰值接近54%。不同预处理均能提高反应系统的产甲烷能力,促进甲烷产生量的顺序为超声波破碎>超声波清洗>碱液浸泡>沼液浸泡。超声波破碎的最佳预处理功率为30%(额定功率450 W),与对照相比,两种尾菜TS甲烷产率的提高率分别为95.42%和120.81%,VS甲烷产率的提高率分别为95.56%和120.84%,均显著高于其他处理。不同尾菜厌氧发酵产气潜力存在一定差异,通过预处理可以延缓尾菜厌氧发酵的酸化进程,提高尾菜的产气率。研究为尾菜厌氧发酵预处理技术提供一定理论及应用的参考。

生物炭对厌氧消化效率及微生物群落的影响研究进展

总结了不同类型生物炭包括热解炭、水热炭以及改性生物炭对厌氧消化过程的影响,探讨了生物炭促进厌氧消化过程的机理。生物炭主要通过促进微生物种间互营关系、增强体系缓冲能力以及吸附抑制性物质来促进厌氧消化工艺性能。同时分析了生物炭对厌氧消化过程中微生物群落的影响,生物炭通过介导微生物种间直接电子传递,促进微生物间互营关系,进而影响消化过程稳定性及产甲烷效率。最后对生物炭材料促进厌氧消化过程的研究进行了展望。

甲烷的制取及其反应机理的研究

在实验的基础上，提出甲烷的最佳制取方法，并讨论了其反应机理．

秸秆与褐煤共降解产气的优化研究

为提高秸秆与煤共降解产气率,通过单因素试验考察了温度、pH值、煤粉粒径、秸秆与煤的比例四个因素对秸秆与褐煤共降解产气的影响,并根据单因素试验结果选取合适的因素水平进行了正交试验。单因素试验结果表明:温度、pH值、煤粉粒径、秸秆与煤的比例对秸秆促进褐煤厌氧降解产气均有显著影响;正交试验结果得出最优产气条件为:培养温度40℃,pH值为7.5,煤粉粒径为0.45~0.90 mm,秸秆与煤的比例为1.5∶1,在此条件下60 d甲烷产率为63.39 mL/g。四个因素对产气影响均显著,其中秸秆与煤的比例影响最大。

基于UASB/MBR的废水厌氧处理工艺优化

针对传统苯二甲酸废水处理工艺存在甲烷产率低、颗粒污泥流失严重、化学需氧量(COD)去除率低的问题,构建了新型UASB-MBR组合式反应器,并综合考察了组合式反应器运行稳定性、甲烷转化效率和污泥特性的变化。实验结果表明,废水pH值和总碱度始终维持在厌氧微生物适宜生存的范围,出水氧化还原电位(ORP)值始终维持在理想厌氧系统ORP小于-330mV范围内,此条件说明UASB-MBR组合式反应器可以长期稳定运行。在反应器运行的第一周期,COD去除率约为61.2%,甲烷产率约为0.7L·(m^(3)·d)^(-1)。当废水进入第二周期后,在乙二醇作用下,COD去除率和甲烷产量均有所提升,出水时分别为75.5%和1.05L·(m^(3)·d)^(-1)。运行稳定阶段,生物气中CH_(4)含量约为70%~80%。第二周期引入乙二醇后,提供了微生物生长的基质,加速细胞增殖与代谢,同时还可刺激微生物释放EPS,增强污泥的稳定性。

库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气特征与生气模式

根据热解实验和动力学模拟计算结果,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、煤系泥岩及三叠纪泥岩的生气特征与生气模式。结果表明,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩具有良好的生气性,尤其在进入中、高热演化阶段,甲烷产率更高,且侏罗纪煤和煤系泥岩的甲烷产率要高于三叠纪泥岩。侏罗纪和三叠纪烃源岩均以生气为主,是库车坳陷的有效气源岩,但前者的生气贡献明显高于后者。

三种垃圾填埋场单元模拟器对废物降解的对比试验

在最佳pH值、水分含量和反应温度下,比较了生物模拟器(CBL)和渗滤液回灌的模拟器(LRL)及传统卫生填埋场(CSL)的模拟器的沉降率、产气率和甲烷百分比、生化需氧量和化学需氧量等有机负荷、可生化降解性、重金属浓度和特定甲烷菌活度(SMA)的变化趋势.结合SMA的变化和产气峰值的时间,可以得出脂肪酸和糖类甲烷菌引起了第一次产气峰值,蛋白质和脂类甲烷菌催生了第二次产气峰值.CSL、LRL、CBL的沉降率分别为7.1%、43.3%和60.3%,产气率CBL最高可达1.26m3/d, LRL最高0.92m3/d, CSL则没有峰值,甲烷含量CBL稳定在73%,LRL稳定在51%,CSL含量很低且不稳定,SMA,有机负荷,有机负荷可生化降解性BOD/CODCr均为CBL表现最佳,可见生物处理效果上,生物反应器填埋场具有独特的优势和快速降解的作用.

污水处理厂沼气发电的经济性分析

介绍了法国2006年颁布的沼气利用政府法令以及沼气发电的价格体系,并以法国南部某污水处理厂为例,分析了污水处理厂利用污泥厌氧消化产生的沼气进行发电的技术经济可行性。研究表明,沼气发电在经济上完全可行,可在3年左右收回投资成本;选择适当功率的发电机,沼气发电后的余热还能保证消化池的正常运行,每处理1m3污水产生的电能达0.191kW·h。此外,结合我国现有沼气发电的成功经验,指出污水处理厂的污泥采取厌氧消化、沼气发电进行综合利用,具有良好的发展前景。