生物炭和乙醇对油菜秸秆沼气发酵特性的影响

对生物炭和乙醇提高油菜秸秆厌氧发酵沼气产率进行实验研究,探索不同乙醇浓度对中温和高温厌氧发酵沼气产率、木质纤维素降解和微生物菌群结构的影响。结果表明：生物炭和乙醇可促进沼气产率和纤维素降解。随着乙醇浓度的增大,沼气产率先增大后减小,3 g/L乙醇浓度时中温和高温发酵沼气产率最高,分别为219.3和240.5 mL/g。从木质纤维素降解来看,中温发酵组纤维素含量由预处理秸秆的54.00%降至18.69%～25.03%。测序结果显示乙醇浓度为3 g/L的中温发酵沼渣中厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度最高,揭示了生物炭和乙醇促进油菜秸秆厌氧发酵产气的机制。     

尿素预处理对玉米秸秆厌氧发酵产沼气特性影响及动力学分析

针对玉米秸秆厌氧发酵产沼气过程中难降解问题,选用尿素对玉米秸秆进行预处理,并进行批次厌氧发酵产沼气试验研究。结果表明:经过45 d厌氧发酵,累积产气量最高为757.83 mL/g VS,最低为588.64 mL/g VS,厌氧发酵进行到25 d时达到45 d累积产气量的85%。分析联合预处理对累积沼气产气量影响得出,尿素质量浓度、预处理时间和玉米秸秆粒径3个因素对累积沼气产气量的影响程度是:玉米秸秆粒径>尿素质量浓度>预处理时间。通过2种动力学模型分析产气规律,对比模型的检验参数,得出Cone模型拟合预处理玉米秸秆厌氧发酵产气规律的适合度较高。     

进料配比对牛粪和玉米秸秆半连续厌氧发酵的影响

为了提高牛粪和玉米秸秆混合厌氧发酵时的产气性能,采用全混合式反应器对总固体混合比(Total Solid Mixing Ratios,TSMR)不同的原料进行半连续厌氧发酵,并研究各发酵系统的产气性能、稳定性和物质转化能力。研究结果表明:系统稳定运行后,当牛粪和玉米秸秆的TSMR为1∶3时,发酵系统的产气性能最佳,甲烷产量为3.94 L/d,分别比纯牛粪和纯玉米秸秆发酵提高了23.67%和20.44%,且该混合比下的木质纤维素降解率最高,可达56.55%;TSMR不同的发酵系统均能稳定运行,且稳定运行期间的总碱度为5 000～8 000 mg/L,总挥发性脂肪酸的浓度小于100 mg/L,pH值为7.0～7.4,氨氮浓度未达抑制值并随着混合原料中玉米秸秆占比的增大而减小。     

酸、碱、氧化试剂与低温冻融联合预处理对高粱秸秆厌氧发酵产甲烷的影响

以高粱秸秆为原料,分别研究酸、碱、氧化试剂与低温冻融联合预处理对高粱秸秆与沼泥混合厌氧发酵产甲烷的影响。试验结果表明：经过预处理后各试验组高粱秸秆组分含量比CK对照组均有显著变化(p＜0.05),木质素去除率在29.85%~41.71%之间,纤维素相对含量提高率在10.08%~17.27%之间,半纤维素去除率在1.30%~9.62%之间。预处理可有效改变高粱秸秆宏观和微观结构,改变高粱秸秆的组织结构特性,纤维素、半纤维素与木质素的连接被打断,木质素被脱除。各试验组累积甲烷产量比CK对照组显著提高30.69%~90.28%,经5%冰乙酸和低温冻融联合预处理后的试验组在试验周期内有最大累积甲烷产量351.85 mL/（g·VS）。Logistic增长曲线方程对于高粱秸秆与沼泥混合厌氧发酵产甲烷规律具有较好的拟合效果,可对累积甲烷产量做出合理解释和准确预测,经济性和能量分析可为规模化生产提供参考。     

厌氧消化菌群的筛选及其对高浓度玉米秸秆的厌氧消化

为了提高玉米秸秆类原料厌氧消化的产气率和底物利用率,从环境中筛选出了厌氧降解玉米秸秆产酸和产甲烷的优势菌群,该菌群的最高容积甲烷产率为0.73 m3/(m3.d),气体中的甲烷含量达到85%左右,底物产甲烷量为410 L/kg;以15%高浓度玉米秸秆为原料,该菌群的最大产酸能力为10 g/L,最高容积产气率为3.10m3/(m3.d),平均容积产气率为1.7 m3/(m3.d),平均甲烷含量为55%。研究结果明显高于报导过的相应数据。为高浓度玉米秸秆的高效厌氧消化利用提供了良好的微生物菌群应用基础。     

外源添加物对抗结壳沼气反应器产气特性影响

针对沼气反应器发酵原料利用率低、发酵周期长、产气率低等问题,实验研究尿素、复合磷酸盐及复合维生素等外源添加物对以马铃薯皮为发酵原料的新型抗结壳沼气反应器产气性能的影响。结果表明:一定浓度的外源添加物能缩短抗结壳沼气反应器的发酵启动时间,促进甲烷合成,显著提高反应器的日产气量。在最佳尿素添加量为1.0g/L时,总产气量提高52.9%,池容产气率为0.869m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约65%;复合磷酸盐最佳添加量为1.200g/L时,此时总产气量提高28.9%,池容产气率为0.659m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约68%;复合维生素最佳添加量为0.015g/L时,其总产气量提高48.4%,池容产气率为0.843m3/(m3.d),发酵后期甲烷浓度稳定在约70%。     

黑曲霉AS0006预处理玉米秸秆产沼气研究

为了提高玉米秸秆与牛粪混合发酵的产气效率,文章对黑曲霉AS0006预处理后的玉米秸秆进行了研究,考察了不同预处理时间的玉米秸秆在混合厌氧发酵过程中的日产气量、累积产气量、TS和VS去除率以及木质纤维素去除率等发酵特性的变化情况。研究结果表明:黑曲霉AS0006对木质纤维素有较强的降解能力,玉米秸秆经黑曲霉AS0006预处理28 d后,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为26.86%,11.93%和25.09%;经过黑曲霉AS0006预处理的玉米秸秆与牛粪混合发酵可以提高日产气量并缩短厌氧发酵周期,其中,预处理21 d后的玉米秸秆的产气高峰最大,为523.4 mL/d;经过黑曲霉AS0006预处理的玉米秸秆与牛粪混合发酵后, TS和VS去除率以及木质纤维素去除率均比未经预处理的玉米秸秆高。     

水热预处理对木质纤维素类废弃物厌氧发酵产甲烷及能量平衡的影响北大核心CSCD

文章研究了10种常见的木质纤维素类废弃物(玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、南瓜藤、地瓜藤、苦瓜藤、浮萍、猴菇渣、平菇渣)在175℃,30 min条件下的水热预处理效果,并开展了产甲烷潜力试验。结果表明:水热预处理后,10种废弃物的半纤维素含量均显著降低,但玉米秸秆、小麦秸秆、南瓜藤、地瓜藤和浮萍的产甲烷潜力并未得到显著提高;苦瓜藤、猴菇渣和平菇渣因水热处理后纤维素得到大幅降解,其产甲烷潜力分别提高了51%,30%和29%。通过能量平衡分析可知,对于中温37℃的厌氧发酵工艺,进行水热预处理需要多消耗大约977 kJ/kg的能量,即水热处理后物料的甲烷产量至少要比未水热处理的物料提高27.2 L/kg,才能够保持相同的能量收益。     

玉米秸秆与土豆混合厌氧发酵试验研究

为了解土豆作为玉米秸秆混合厌氧发酵底物对秸秆厌氧发酵转化效率的影响,在35℃条件下,采用批量发酵方式对玉米秸秆、土豆以及二者混合原料的厌氧发酵效果进行了对比试验.试验结果表明:在TS浓度为6%,玉米秸秆和土豆TS比为4:1条件下,混合原料的累积产气量为439mL/gTS,而玉米秸秆的累积产气量为309mL/gTS,混合厌氧发酵使玉米秸秆的产气量比其单一原料厌氧发酵提高了31.4%.因此,将易生物降解的原料作为秸秆混合厌氧发酵的底物可以提高秸秆厌氧发酵转化效率.     

功能复合添加剂对牛粪厌氧发酵的影响

为了缩短厌氧发酵反应周期,提高系统产气率和COD降解率,向以牛粪为发酵底物的发酵料液中分别添加功能添加剂(尿素、尿素和膨润土、尿素和活性炭),分析了厌氧发酵过程中日产气量、累积产气量和COD降解率的变化,并研究了各种功能添加剂及其加入量(添加剂的加入量以占湿牛粪的质量比计)对厌氧发酵的影响。结果表明:添加0.3%的尿素、0.3%的尿素和0.6%的膨润土、0.3%的尿素和0.8%的活性炭时,相对累积产气量分别较对照组提高了0.54%,33.97%,54.90%;而添加0.2%的尿素、0.3%的尿素和0.9%的膨润土、0.3%的尿素和0.9%的活性炭时,相对降解率分别达到了41.35%、103.75%和13.43%。通过添加复合添加剂,缩短了厌氧发酵的反应周期,产气率和COD降解率显著提高。功能添加剂不同组分之间的协同效应对厌氧发酵有显著的促进作用。     

乙酸添加量对玉米秸秆青贮品质及其产甲烷性能的影响

以乙酸作为玉米秸秆青贮的添加剂,考察添加不同质量分数乙酸对玉米秸秆青贮品质及产沼气性能的影响。结果表明:青贮过程中添加一定量的乙酸能实现鲜秸秆的长时间保质贮存,无腐败现象且获得良好贮存发酵品质,其中添加质量分数2%乙酸的试验组中综纤维素比例最高,可达(51.20±0.45)%,有机酸总量为(10.92±0.30)%,高于其他组,具有较好的品质和较高的发酵产甲烷潜力;青贮240 d后与牛粪以总干物质的质量比3∶7,37℃条件下进行批式厌氧消化,添加质量分数为4%乙酸试验组的产气性能最佳,平均甲烷含量为54.00%,总固体(TS)产气率为312.02 L/(kg TS),挥发性固体(VS)产气率为470.63 L/(kg VS)。     

绿色木霉对膨化玉米秸秆糖化效果的研究

以膨化玉米秸秆为原料,利用绿色木霉对膨化玉米秸秆进行糖化处理,研究吐温-80添加量、发酵温度、底物浓度、加酶量、MgSO4添加量对糖化过程的影响。运用二次回归正交组合试验设计,确定出最佳的糖化条件。结果表明,吐温-80添加量为1%(体积分数),温度为36℃,底物浓度为80 g/L,加酶量为每克底物40U,MgSO4添加量为0.4%时,膨化玉米秸秆的糖化效果最佳,糖化率为23.9%。     

微氧处理对城镇生活垃圾两相发酵联产氢气甲烷的影响

以模拟的城镇生活垃圾为底物,在发酵试验起始阶段向反应体系通入不同浓度氧气(0,5,10,20 m L O2/g VS),探究微氧处理对两相发酵联产氢气甲烷的影响。研究表明,通入5 m L O2/g VS的试验组获得了最高的氢气产量(72.23 m L/g VS),较未处理组提高了45.51%;虽然通入5 m L O2/g VS的试验组也获得了最高的甲烷产量(380.35 m L/g VS),但相比其他试验组并无明显提高。从整体来看,通入5 m L O2/g VS的试验组获得了最高的VS降解率(75.66%)和最高的能量回收率(72.76%),较未处理组分别提高了5.70%和5.33%。试验表明,适量的微氧处理(5 m L O2/g VS)可以提高城镇生活垃圾两相发酵联产氢气甲烷的产能效果。     

淘米水投加对花生渣厌氧发酵产酸过程的影响

在发酵温度为35℃和原料干物质(TS计)质量固定的条件下,研究了淘米水的投加对花生渣厌氧发酵过程中有机质溶出的影响。试验设置淘米水与花生渣干物质比(TS)分别为1∶0(1#),1∶1(2#),1∶1.5(3#),1∶2(4#),1∶3(5#)和0∶1(6#)共6个处理。试验结果表明:淘米水的投加不能加速花生渣内蛋白质的溶解,且随着TS的升高,蛋白质溶出率及降解率降低;淘米水的投加明显提高了花生渣内碳水化合物的降解速率、挥发酸(VFAs)的产量及酸化率。当TS为1∶2时,4#试验组碳水化合物的降解速率、VFAs浓度及产率最高,分别为0.010/d,14 497.460 mg/L和0.54 g/g(VS),酸化率高达83.4%,产酸量为1#试验组与6#试验组总产量的1.36倍,提高了36.0%。淘米水与花生渣联合发酵以产偶数酸发酵为主导,占其总酸含量的90.0%,且不能通过调节TS配比的方式改变其发酵产酸类型。     

硝化细菌脱氨氮预处理对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵的影响

在发酵温度为40℃,发酵底物TS含量分别为12%,16%和20%的条件下,将经过硝化细菌脱氨氮预处理的鸡粪以及未经预处理的鸡粪分别与玉米秸秆进行混合厌氧发酵,并研究发酵过程中沼气日产量、沼气累计产量、氨氮浓度、TS和VS降解率等参数的变化规律。研究结果表明:在发酵过程的前15 d,当发酵底物的TS含量分别为12%,16%,20%时,经过预处理的试验组的沼气日产量平均值分别为593.1,550.9,355.1 mL/d,未经预处理的试验组的沼气日产量平均值分别为420.8,379.2,433.4 mL/d;与未经预处理的试验组相比,经过预处理的试验组的累积沼气产量更高;在整个发酵过程中,各试验组的氨氮浓度均呈现出逐渐上升的变化趋势;脱氨氮预处理能够提高发酵前物料的挥发性脂肪酸浓度;当发酵底物的TS含量分别为12%,16%和20%时,相比于未经预处理的试验组,经过预处理的试验组的TS降解率分别提高了1.9%,7.9%和17.4%,VS降解率分别提高了2.2%,3.3%和28.4%,纤维素降解率分别提高了1.1%,4.6%和26.0%,半纤维素降解率分别提高了0.1%,1.3%和25.5%。     

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。     

氨氮对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

研究了以尿素作为氮源时对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响.研究结果表明,随着尿素添加量的增大,体系中氨氮的浓度逐渐增大,当氨氮浓度在3.58～7.89g/L的范围内,对氢气的产生有促进作用;氨氮浓度超过7.89g/L时,体系的氢气产量开始下降,氨氮浓度为6.24g/L时得到最大氢气产率(126.8mL/g VS);然而,当氨氮浓度超过5.93g/L时,体系反应的延迟时间超过了13.64h,因此综合考虑氢气产量和产氢效率,应该控制反应过程中氨氮的浓度低于6g/L.反应后,液相中的主要产物是乙酸和丁酸,随着尿素投加量的增大,体系中丁酸的浓度逐渐减少,乙酸的浓度增大,但两者的浓度和所占总有机酸的比例都约为80%,没有明显变化;丙酸和戊酸含量较少,且变化不大.     

玉米秸秆酶解与厌氧发酵产氢实验研究

以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解液为底物与热预处理活性污泥(其中TS%为6.77%,VS%为47.90%,COD为36.665 g/L)进行厌氧发酵产氢实验,以累积产氢量和产氢速率为考察指标,研究不同热预处理(100℃水浴)时间、初始p H值、酶解液浓度、发酵温度对厌氧发酵产氢的影响,并利用修正的Gompertz方程对产氢过程进行回归分析,优化出最佳玉米秸秆酶解液厌氧发酵产氢的工艺参数。结果表明:活性污泥利用玉米秸秆酶解液进行厌氧发酵产氢时,当活性污泥热预处理时间为15 min、初始p H值为5.0、玉米秸秆粉酶解液浓度为22.34 mg/m L、发酵温度为40℃时,产氢效果最佳,此时最大累积产氢量达到653.98 m L,最大产氢速率为15.89 m L/h。     

农作物秸秆同步糖化发酵制燃料乙醇条件研究

用农作物秸秆做原料进行同步糖化发酵制取燃料乙醇,同步糖化发酵的温度不协调以及单批次同步糖化发酵原料用量影响乙醇产量等问题始终制约着工艺的应用。文中进行了主要农作物玉米秸秆和稻草秸秆的3种预处理方式同步糖化发酵和同步糖化发酵工艺过程的补料试验研究。试验结果显示,稀酸预处理稻草粉在液固比为8∶1时,同步糖化发酵效果最好,乙醇含量为11.16 g/L,残糖浓度最低为12.07 g/L;补料方式H下乙醇浓度达到最大值10.09 g/L,此补料方式下添加吐温-80、混合菌种时的乙醇产率变化不明显。     

梨渣与猪粪混合厌氧消化产气试验研究

试验研究了梨渣和猪粪在分批厌氧发酵和连续厌氧发酵工艺中的产气性能.分批厌氧发酵考察不同接种量、渣粪比以及发酵温度对梨渣产气量和甲烷含量的影响,结果表明,接种量为30％和40％时发酵可以正常启动;梨渣中加入猪粪后产气性能提高,渣粪比为1:∶1时,甲烷含量在60％以上;高温条件下的总产气量比中温条件下高32％,但所产沼气中甲烷含量偏低.连续厌氧发酵试验表明,梨渣的添加比例从15％提高到50％时,干物质产气率从207 L/kg降低到109 L/kg,甲烷含量从81.2％降低到57.0％.