秸秆与猪粪混合高固厌氧消化产气性能及关键微生物分析

高固厌氧消化（HS-AD）是处理木质纤维素类原料和其他高固含率有机原料的有效方式之一。本文以节能高效为出发点,研究秸秆和猪粪为混合原料,两者不同配比（秸秆/猪粪的质量比2∶1、1∶1和1∶2）条件下,反应器的运行情况及关键微生物变化情况。结果表明：原料的配比对高固厌氧消化的产气量有明显影响。相比于其他两组实验,秸秆和猪粪的配比为2∶1时,累计产气量最大为229.66L,最终甲烷含量稳定在60.7%左右,转化为单位VS产甲烷量为131.8mL/g VS。同时,反应过程中液相性质（pH、VFA、TIC）的变化,也说明秸秆和猪粪配比为2∶1时,运行平稳且产气较好。另外,微生物分析结果显示,秸秆和猪粪配比为2∶1的实验组,在实验启动的前期,甲烷八叠球菌（Methanosarcinaceae）的相对丰度较高,并且细菌和古菌群落的丰富度和多样性都优于其他两组。     

氨化预处理对水稻秸秆厌氧消化产气特性的影响

为了探索水稻秸秆厌氧消化产沼气的特性,本文通过使用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理并测其产气量,来探究和发现氨化预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响规律。采用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理,并进一步进行了厌氧消化试验。实验条件为:中温即(35±1)℃温度、水稻秸秆和牛粪的配比条件为1∶1。结果表明,不同百分比的尿素预处理不同程度地对水稻秸秆的组分造成了破坏,使秸秆厌氧消化产沼气潜力得到提高,并且相对缩短了厌氧消化时间。比较总固体与挥发性固体的转化率、甲烷含量、产气量等各项因素,可看出以6%尿素预处理试验组的效果最好;与其他实验组相比,TS和VS的转化率分别提高了54.9%和36.1%,累积产气量最高。综上所述,6%尿素预处理是较优的工艺条件。     

餐厨垃圾与固体废物共消化产气效果研究

为研究餐厨垃圾与不同固体废物厌氧共消化产气的效果,探究餐厨垃圾/污泥共消化最佳进料方式,采用自制的全混合厌氧反应器,通过产气量和甲烷含量综合评价餐厨垃圾与不同固废(鸡粪、猪粪、玉米秸秆、麦秆、稻杆和活性污泥)共消化系统在不同配比下产气的潜力;通过产气性能和消化液的pH值、VFAs质量浓度、氨氮质量浓度、碱度综合评价进料方式对餐厨垃圾/活性污泥共消化系统的影响。结果表明:餐厨垃圾与6种不同底物混合共消化系统的产气潜力分别是活性污泥(5∶5)>鸡粪(5∶5)>玉米杆(3∶7)>麦秆(3∶7)>猪粪(1∶9)>稻杆(5∶5);餐厨垃圾/活性污泥共消化系统连续式进料的各项指标均优于序批式进料,更适合厌氧发酵产沼气。     

城市生活垃圾厌氧生物转化工艺研究

采用厌氧生物转化技术对城市有机生活垃圾制备沼气进行了研究.结果表明,在温度为(35±1)℃、城市生活垃圾用量为194.5 g、原料与沼泥比例为1.7的条件下,4 d内产气量达到2108 mL,日均比产气速率为11.3 mL·(g TS·d)-1,甲烷含量为68.4%.厌氧生物转化过程每隔4～6 d采用分批补料方式,有利于连续产气.     

豆腐渣厌氧消化产沼气的试验研究

本试验以新鲜豆腐渣为沼气发酵原料,控制厌氧消化温度35±2℃的条件下,采用一次性投料,进行厌氧消化产沼气试验,结果表明:豆腐渣是良好的沼气发酵原料,通过分析消化系统pH值、挥发性脂肪酸(VFA)、日产气量和气体成分的变化可知,在投料比(渣泥质量比)为1∶5、1∶2、1∶1时消化系统的变化是一个正常的水解酸化过程,其单位产气率分别为0.87 L/g TS、1.43 L/g TS、0.93 L/g TS。其中投料比为1∶5的消化系统产生的甲烷含量最高可达81.03%,平均甲烷含量为49.95%。而投料比为2∶1、5∶1的消化系统均出现了酸抑制现象,系统不能顺利进入产甲烷阶段。     

农村有机生活垃圾与不同原料厌氧共发酵工艺优化

有效处理农村有机生活垃圾（rural organic household waste, ROW）对美化农村环境具有重要意义,在对其进行高浓度厌氧发酵时容易出现酸化和氨氮抑制现象,导致系统稳定性差。目前尚缺乏ROW不同共发酵底物和进料总固体（total solids,TS）浓度对厌氧发酵的影响研究。为提高厌氧发酵性能,减少环境保护压力,本文对ROW不同共发酵底物配比和不同进料浓度下厌氧共发酵特性进行研究,从而优化农村有机生活垃圾厌氧发酵工艺。文中对取自江苏徐州沛县的农村有机生活垃圾和江苏省农业科学院六合动物实验基地的猪粪（PM）、水稻秸秆（RC）进行厌氧共发酵。当发酵底物为ROW和PM时,甲烷产量随着进料总固体含量TS的升高而增加,最高为257.38mL/g VS;当发酵底物为ROW和RC,或者发酵底物为ROW、PM和RC时,进料TS质量分数从8%增加到12%时,甲烷产量随之增加,最高分别为339.59mL/g VS、322.16mL/g VS,当进料TS质量分数继续升高到15% 时,二者产量均出现降低且均低于其他实验组,分别为231.17mL/g VS、194.67mL/g VS。在本文所设置实验条件下,最优共发酵进料为：发酵底物为ROW和RC,生活垃圾与挥发性固体（VS）质量比为1∶1,进料TS质量分数为12%,甲烷产量为339.59mL/g VS。     

底物浓度和水力滞留时间对电化学厌氧消化的影响

采用电化学厌氧消化(EAD)连续发酵工艺,以乙酸钠为底物,在温度为35℃、pH为中性的条件下,考察底物质量浓度和水力滞留时间对电化学厌氧消化的影响,分析了不同条件下的产气量、气体含量、底物利用率及产甲烷转化率。结果表明,当底物质量浓度从15 g/L增加到25 g/L时,甲烷体积分数先增加后减少,甲烷产率一直降低,导致电化学厌氧消化的降解效果降低。延长水力滞留时间能提高电化学厌氧消化的效果,促进底物在反应体系内的充分氧化分解,提高甲烷产率,但反应器运行效率会减小。     

不同酸预处理对水稻秸秆厌氧消化产沼气的影响

为了探索不同酸预处理对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响,本试验采用不同质量百分数的H3PO4和HCl溶液对秸秆进行预处理,在中温(35±1)℃、水稻秸秆和牛粪按1∶1配比的条件下进行了厌氧消化试验。结果表明,经过这两种不同质量百分数的酸预处理后,水稻秸秆的木质纤维结构破坏较明显,均能有效缩短发酵启动时间,并不同程度提高水稻秸秆厌氧发酵产沼气的能力。其中以6%H3PO4预处理试验组的效果最好,总产气量可达16474 mL,日均产气量为549.13 mL/d,TS和VS去除率相较于其余预处理组也较优,分别为48.7%和35.4%。综合以上各种因素,可以得出6%H3PO4预处理是较优的厌氧消化工艺条件。     

餐厨废弃物厌氧发酵产气特性研究

如何合理利用餐厨废弃物,已经成为城市目前亟需解决的一个问题。本实验通过研究不同预处理对餐厨废弃物厌氧収酵的影响,探索合理利用餐厨废弃物的途径,通过収酵収现,将餐厨废弃物经过沼液预处理后产气率最高,为36 690 mL,经NaOH和沼液预处理的实验组甲烷含量分别为45.98%和45.42%,差异不显著。因此,将餐厨废弃物经过沼液预处理后作为収酵原料是缓解城市餐厨废弃物压力的良好途径。     

微波/碱/活性炭纤维联用预处理污泥的厌氧消化效果

试验考察了在碱性条件下,以活性炭纤维为催化剂,微波诱导氧化预处理对污泥厌氧消化效果的影响。试验结果表明,预处理能有效地提高污泥的厌氧消化性能。经过预处理后,污泥在厌氧消化过程中平均日产气速率是50.5mL/d,比原污泥增加了64%;污泥总产气量比未预处理前增加了63.7%;厌氧消化后污泥的总COD去除率达到50.4%,比未经过预处理的大10.4%。消化过程中污泥单位VSS的产气率由没经过预处理的215.7mL/gVSS提高到272.2mL/gVSS。     

由罗非鱼排制备活性钙的研究

以罗非鱼加工废弃物——罗非鱼排为原料,对罗非鱼骨粉在不同的酸浓度、配比条件、活化时间、活化温度等条件下,转化成活性钙的效果进行了研究。结果表明,以m(脱脂鱼骨粉．g)：v(20％的乳酸,mL)=1：7,在活化温度35℃下浸泡脱脂鱼骨粉16h,制备活性钙的效果最佳。     

氟苯尼考磷酸酯的合成工艺改进

以氟苯尼考和三氯氧磷作为原料,根据酯化反应的原理合成氟苯尼考磷酸酯。采用单因素分析法,考察了原料配比、低温时滴加蒸馏水的用量及滴加速度对反应的影响。结果表明,最佳的合成条件:原料配比为氟苯尼考(g)∶三氯氧磷(mL)=1∶1.5,低温时滴加蒸馏水的用量为氟苯尼考(g)∶蒸馏水(mL)=1∶50,蒸馏水滴加速度为60滴/分钟。用此法合成氟苯尼考磷酸酯操作简便,工艺最优,其产物收率达72.8%。     

水镁石-碱法制备重质氧化镁的研究

以水镁石和氢氧化钠为原料制备重质氧化镁。探究了原料配比、煅烧温度对氧化镁的表观密度、活性和形貌的影响。研究发现：通过控制原料配比和煅烧温度,可以制备出表观密度达到1 g/mL以上的胶囊状重质氧化镁,这是其他方法很难达到的。在氯化镁与氢氧化钠物质的量比为1∶（1.2~1.8）、煅烧温度为600~750 ℃条件下,制得氧化镁的表观密度最大,最高可达1.15 g/mL以上。而且制得的氧化镁晶型结构稳定,含杂质较少。     

原料比例和pH值对厨余垃圾和废纸联合厌氧消化的影响

以厨余垃圾和废纸为原料,考察了不同原料比例和酸化阶段pH对消化稳定性及产甲烷性能的影响. 结果表明,原料比例为厨余垃圾/废纸100:0的厌氧消化由于挥发性脂肪酸抑制不能形成稳定的产甲烷过程. 原料比例83:17时,酸化阶段pH为6.5, 7.2和7.9的3组厌氧消化甲烷产率(以挥发性固体计)分别为313, 346和360 mL/g,COD去除率为86.3%, 93.2%和95.2%,甲烷含量稳定在70%~80%. 原料比例62:38、pH为6.5, 7.2和7.9的3组厌氧消化甲烷产率分别为97, 247和279 mL/g,COD去除率为32.6%, 80.5%和86.8%,甲烷含量稳定在60%~80%.     

硫酸高铈催化合成乙酯异戊酯

以冰醋酸、异戊醇为原料,硫酸高铈为催化剂合成乙酯异戊酯,通过正交设计法考察了催化剂用量、原料配比、带水剂用量和反应时间等因素对反应的影响。结果表明:在催化剂用量0.4g,醇酸比1.2∶1,带水剂环己烷用量5mL,反应时间1h的条件下,酯化率可达97.35%。     

钾长石-磷矿-盐酸体系球磨反应过程研究

本文对钾长石-磷矿-盐酸体系球磨反应过程进行了研究,考查了球磨子粒径、填充系数、转速、酸质量分数、酸用量、原料配比、球料比、反应时间等因素对球磨反应效果的影响。较适宜的工艺条件为:球磨子大中小球质量比1∶2∶2,填充系数0.25,转速450r/min,盐酸质量分数27%,盐酸用量6mL/(g磷矿),球料比16∶1,反应时间3h。原料配比对钾的溶出率影响较大,当钾长石与磷矿石质量比超过1∶2.5时,钾的提取率达到90%以上。     

MX和PX混合氧化工艺条件研究

以间二甲苯(MX)和对二甲苯(PX)为原料,使用500 mL高压氧化反应釜MX和PX混合氧化,制备粗混合苯二甲酸(TA-IA)。考察了催化剂中促进剂溴的含量、空气流速、反应温度和压力、MX与PX的质量比、体系含水量、溶剂比对MX和PX混合氧化反应的影响,并对最佳工艺条件下的产物TA-IA进行加氢精制。结果表明:最优混合氧化工艺条件为空气流速2 000～2 500 mL/min,温度187℃,压力1. 1 MPa,醋酸∶二甲苯的质量比为10∶1、体系含水质量分数7%,MX∶PX质量比69∶31,四溴乙烷为促进剂,三元催化体系中钴含量为545μg/g、锰含量为250μg/g,溴含量为955μg/g,在此工艺条件下反应物的转化率为99. 92%,目标产物TA-IA的收率为88. 81%;所得混合氧化产物在反应温度286℃、反应压力7. 86 MPa、TA-IA浆料质量分数为25%的条件下进行加氢精制,加氢精制后产物中对羧基苯甲醛和间羧基苯甲醛的总含量为2μg/g。     

微藻超临界甲醇直接酯交换法制备生物柴油

以规模化养殖的小球藻为原料,采用超临界甲醇酯交换法开展了制备生物柴油的实验研究。通过对原料藻粉的主要组成和实验产物的元素、化合物组成及基本理化特性进行分析,考察了不同工艺条件对产率的影响。结果表明,在甲醇与湿藻（50%含水量）配比为8∶1（mL∶g）、反应温度260℃、反应压力8 MPa和停留时间10 min的条件下,微藻生物柴油产率高达9%以上,具有与石化柴油接近的理化性质和成分组成。     

微藻超临界甲醇直接酯交换法制备生物柴油

以规模化养殖的小球藻为原料,采用超临界甲醇酯交换法开展了制备生物柴油的实验研究。通过对原料藻粉的主要组成和实验产物的元素、化合物组成及基本理化特性进行分析,考察了不同工艺条件对产率的影响。结果表明,在甲醇与湿藻(50% 含水量)配比为8∶1(mL∶g)、反应温度 260℃、反应压力 8 MPa 和停留时间 10 min 的条件下,微藻生物柴油产率高达 9% 以上,具有与石化柴油接近的理化性质和成分组成。     

硫酸铈催化合成阿魏酸异戊酯的研究

以阿魏酸和异戊醇为原料,硫酸铈为催化剂,直接酯化合成阿魏酸异戊酯。实验考察了催化剂的用量、醇酸配比、带水剂的用量、反应时间等因素对反应的影响。结果表明,合成阿魏酸异戊酯的优化反应条件为硫酸铈用量占反应原料阿魏酸质量的10%,物料配比n(阿魏酸)∶n(异戊醇)=1∶6,带水剂的用量为3.5 mL,反应时间为2 h,优化条件下阿魏酸异戊酯的收率可达95.6%。