连续微氧导入沼气发酵过程H2S原位脱除研究

建立微氧连续通入沼气厌氧发酵中试装置,实现H_2S原位脱除的目的。以水稻秸秆为原料进行高温(55℃)发酵,探究沼气微氧发酵过程中通氧量对H_2S原位脱除及微生物群落特征的影响。结果表明,微量O_2的通入使得发酵平稳期沼气产气量、甲烷产量及甲烷体积分数明显增加,但与O_2通入量不成正比;通氧量以150 mL·L~(-1)·d~(-1)为宜,此时沼气产气量高出对照组约23%,甲烷产量也最大,并高出对照组约27%。H_2S的去除率随通氧量的增加而提高,通氧量为150 mL·L~(-1)·d~(-1)时,H_2S脱除效率达98.0%,且沼气中残留的O_2体积分数可控制在0.5%以下;微量O_2的通入可明显促进挥发性脂肪酸的降解,pH可维持在7.0～8.5,有效提高了沼液中化学需氧量及总固体的降解率。微氧条件下发酵液中微生物多样性仅有轻微变化,古菌和细菌的群落结构也未受明显影响。     

基于不同底物的微氧沼气发酵原位脱硫及其影响研究

以小麦或水稻秸秆为原料,在30 L发酵罐中55℃下微氧发酵,探究了不同底物发酵的沼气产气规律、CH_4产量、沼气组分、H_2S脱除效果以及挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)浓度的影响。结果表明,小麦或水稻秸秆具有极相似的产气规律,微量O_2能够分别提升CH_4产量10.5%和8.5%,但不改变沼气总产量及产气规律;通氧量为理论需氧量2倍时,小麦和水稻秸秆发酵稳定期的沼气产量分别达到106.9、132.9 L/L,CH_4体积分数分别达到(63.9±3.1)%、(66.1±3.6)%;水稻秸秆沼气H_2S的脱除效率达到98%,略高于小麦秸秆;而小麦秸秆发酵液中VFAs浓度及降解速率均远低于水稻秸秆。2倍通氧量较为适宜,此时甲烷体积分数达到最高,H_2S脱除率较高。研究结果对秸秆的资源化和沼气的脱硫与利用具有指导意义。     

微氧连续导入沼气发酵系统原位脱硫研究

以草坪干草为原料,在中温(35±1)℃下发酵,探究补加干草与通氧量对沼气(甲烷)产生量、H2S的去除及微生物的群落影响。结果表明:在发酵第8天补加等量的干草,可以使发酵始终处于高产气状态,且在通2倍O2时,甲烷体积分数最高,高出对照组4.2%;随着通氧量增加,H2S的去除效果明显升高,通3倍O2条件下,H2S的去除率达到96.2%;实验条件下,沼气中残余的O2量均低于0.5%,符合车用压缩天然气的要求;微氧通入并未影响VFAs降解,且pH始终维持在6.5~8.5;微氧条件下微生物群落结构发生微小改变,并未破坏产甲烷菌的群落结构,且增加了产甲烷菌的群落丰度及多样性。