生物炭介导的鸡粪厌氧消化产甲烷工艺参数优化

为探究生物炭介导的鸡粪厌氧消化产甲烷最优工艺参数,在前期试验的基础上,以鸡粪添加量、生物炭添加量和碳氮比为参数,在(35±1)℃条件下进行了生物炭介导的鸡粪序批式三因素二次旋转组合厌氧消化试验。以单位挥发性固体(VS)累积产甲烷量为评价指标,通过响应面法获得单位VS累积产甲烷量随三因素变化的二次回归模型。结果表明:回归模型拟合性较好,能较好描述单位VS累积产甲烷量随鸡粪添加量、生物炭添加量和碳氮比变化的规律。通过对模型工艺参数寻优,得到最优工艺参数为鸡粪添加量14.35 g、生物炭添加量4.97%、碳氮比22.02,此条件下单位VS产甲烷量为283 m L/g,为生物炭介导的鸡粪厌氧消化工程应用提供了参考依据。

不同NaOH预处理浓度和预处理时间对麦秆常温厌氧发酵效率的影响

在确保NaOH对小麦秸秆预处理效果的前提下,通过适当延长预处理时间可减少NaOH用量,进而降低二次污染风险,为小麦秸秆的户用沼气生产提供理论依据。采用自行设计的厌氧发酵装置,研究不同NaOH预处理质量分数和预处理时间对小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵效率的影响。结果显示,在小麦秸秆常温厌氧发酵时,NaOH质量分数为3%时的预处理效果优于质量分数为0和6%的预处理效果;在预处理7~28 d时,纤维素、半纤维素和木质素的脱除率分别为3.66%~8.07%、43.08%~46.43%和47.88%~51.44%;发酵时的初始pH值为8.36~8.47,108~113 d发酵基本完成,累积产甲烷1 565.80~1 833.16 mL,干物质累积产甲烷体积为97.86~114.57 mL/g,产甲烷速率为13.86~16.97 mL/d,甲烷体积分数为50%~58%的持续时间为57~72 d。通过响应面模型试验得到最优预处理条件为:NaOH质量分数为4.36%,预处理时间为12.44 d。该条件下干物质甲烷产量的实测值为113.76 mL/g,与预测值接近,相对误差小于5%,表明模型有效。综合判断,在小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵时,利用质量分数为4.36%(以秸秆干重计)的NaOH对秸秆进行预处理切实可行。

猪粪常温厌氧消化处理的有机物迁移转化特征研究

为研究猪粪常温厌氧消化过程的有机物迁移转化特征,本文在实验室条件下利用生物发酵罐对猪粪进行常温(18~28℃)厌氧消化处理,对消化液提取液进行紫外-可见全波长分析和三维荧光光谱分析,对猪粪原料和消化液残留固体进行傅里叶红外光谱分析和热重分析。结果表明:常温厌氧消化条件下,猪粪样品的累积产甲烷量为151.12 mL/gVS,日甲烷最高产量为3.75 mL/gVS;消化液中有机物浓度降低,但胡敏素、酪氨酸含量升高;原料中的纤维素和半纤维素不断被分解,木质素则在消化液中沉积下来,同时出现。