TS对青贮玉米秸秆与牛粪混合消化产气特性影响

为优化筛选青贮玉米秸秆与牛粪混合消化时的总固体浓度(TS),在37℃中温条件下,系统研究TS分别为10%、12%和14%时的产沼气性能、发酵液性质以及秸秆消化前后的理化特征。结果表明:青贮玉米秸秆与牛粪在TS为12%时的混合发酵产气效果优于10%和14%时,该条件下秸秆中纤维素和半纤维素的降解率分别为17.05%和45.13%。秸秆发酵前后的微观形貌和纤维素结晶度分析发现,秸秆的木质纤维结构变化明显,纤维素结晶度减小,且TS为12%时秸秆消化降解最严重,结晶指数最小。总之,适宜青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵的TS值为12%,且消化过程中半纤维素最易于分解,但木质素几乎不被降解。     

微波辅助MgO/SBA-15预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为探索微波辅助MgO/SBA-15预处理玉米秸秆对其厌氧消化产气的影响,采用Mg O/SBA-15对玉米秸秆进行预处理,并在中温条件下进行厌氧消化产气试验。试验结果表明:微波辅助Mg O/SBA-15预处理玉米秸秆能有效破坏其原始构态,提高纤维素回收率和底物的可生物降解性,为厌氧发酵产沼气奠定良好的基础。在MgO/SBA-15与干基质的质量比分别为0%、10%、20%的条件下,预处理后的玉米秸秆厌氧消化产气能力较未预处理组有较大提高,厌氧消化启动时间有所提前。与对照组相比,经10%和20%MgO/SBA-15预处理的玉米秸秆单位挥发性固体(volatile solid,VS)产气量分别可提高55.28%和41.00%;90%最大产气量厌氧消化时间分别缩短1d和0 d;VS减少率分别提高7.3%和4.1%。综合考察预处理效果、日产气量、累积产气量和厌氧消化启动时间,相比于质量比20%的MgO/SBA-15组,质量比为10%的Mg O/SBA-15预处理效果更好。     

接种量对稻草厌氧消化产气性能影响

文章考察了不同接种量对稻草厌氧消化性能的影响。结果表明:当接种量为30 g/L(TS)时,只出现一个产气高峰,且累积产甲烷量达到最大值,为9 025 m L,比其他组提高了13.11%~51.75%;TS和VS去除率均最高,分别为48.53%和59.61%;纤维素和半纤维素去除率分别达到60%和40%。Gompertz方程拟合结果显示,接种量为30 g/L(TS)时,厌氧消化速率最快。     

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)。     

不同预处理方式对秸秆厌氧消化特性的影响

研究粉碎、青贮和揉搓3种预处理方式对玉米秸秆厌氧消化消化特性的影响。研究结果表明:预处理方式对秸秆厌氧消化的启动、物质转化、产气效率和滞留期均会产生一定影响。青贮处理水解酸化速率最快,原料降解效果最好,启动ATP浓度最大为1572 nmol/L,初始VFAs浓度最高,分别是粉碎处理和揉搓处理的31.31倍和35.27倍;粉碎处理产气效果最好,经49 d厌氧消化后,粉碎处理的单位TS累计产气量最大为323.76 m L/g,分别是青贮处理和揉搓处理的1.25倍和1.10倍。     

氨化水饱和预处理麦秸厌氧消化产气性能的研究

试验以氨水为预处理试剂,研究在水饱和状态下,氨水添加量及负荷率对麦秸厌氧消化产气性能的影响。对氨化预处理前后麦秸的主要组分进行测定,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对氨化水饱和预处理秸秆及秸秆中木素、纤维素和半纤维素的结构变化进行研究。结果表明,在3种负荷率下,氨化水饱和预处理后麦秸单位质量VS产气量分别提高了14%~23%,26%~36%和31%~45%。4%氨化预处理后的麦秸在65 g/L负荷率下获得最大377 mL/g的生物气产量。组分分析表明,氨化水饱和预处理可有效脱除39%~42%的半纤维素及11%~20%的纤维素,对木素含量影响较小。结构分析表明,氨化水饱和预处理可脱除细胞壁中的蜡质成分,使木素中部分官能团、纤维素中的氢键和糖苷键、半纤维素的部分氢键和糖单元之间的连接键发生断裂;从而使纤维素从木素的包裹中释放出来并发生溶胀,破坏其晶体结构;使半纤维素亲水性增强且更易于降解。这些秸秆内部结构的变化是提高麦秸厌氧消化产气性能的根本原因。     

狼尾草高底物同步糖化乙醇发酵全残留物产甲烷特性研究

以汽爆狼尾草的高底物浓度乙醇发酵全残留物为底物,进行甲烷潜力测试(BMP)以及单相全混式连续搅拌反应器(CSTR)厌氧消化实验,以验证乙醇发酵全残留物的产甲烷特性及残留物中各组分在生产清洁能源甲烷时的底物贡献率。经过50 d的BMP实验,甲烷产量最终达到884 mL,相应的甲烷产率为390.6 mL/g VS,其中纤维素和半纤维素在第10天达到产气高峰,累计产气量占全残留物累计产气量的48.2%,小分子酸和酶与酵母在第2天达到产气高峰,其产气量分别占全残留物累计产气量的22.4%和26.4%。随后使用CSTR反应器进行单相厌氧消化,有机负荷从1.5 g VS/(L·d)逐渐提升至3.5 g VS/(L·d),最终获得457.1 L/kg VS的甲烷产率和47.3%的挥发性固体(VS)去除率。结果表明:狼尾草作为一种木质纤维素原料,在获得满足工业蒸馏需求的乙醇浓度后,其发酵全残留物仍可作为良好的底物通过厌氧消化制取甲烷,不仅减少工艺的环境排放负荷,而且可提高原料的利用率。     

组合碱预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为提高玉米秸秆厌氧消化的产气量及产气效率,采用不同质量分数的组合碱(质量比为2∶1的NaOH和Ca(OH)2)对其进行预处理,经过3 d的预处理后,考察组合碱对玉米秸秆成分及厌氧消化产沼气的影响。结果表明,组合碱预处理能有效缩短消化启动时间,并不同程度提高秸秆的产沼气能力。其中质量分数为3%的组合碱处理组产气状况最好,消化60 d后的总产气量可达24035 m L,日均产气率为400.58 m L/d,总固体产气率、挥发性固体产气率分别为358.73 m L/g和369.77 m L/g,在相应的厌氧消化时间内有效提高了玉米秸秆的厌氧消化效率。     

油菜秸秆颗粒化沼气发酵特性与产能研究

为实现油菜秸秆收-储-运过程与沼气发酵有效结合,对比研究不同处理方式(造粒、切段、粉碎)的产能特性。结果表明:造粒处理可促进厌氧消化过程对半纤维素的降解,降解率可达20%;累积产气量在发酵后第17天达总累积产气量的90%,分别较切段和粉碎提前3 d和2 d;原料产气率为116.88 mL/g·VS,较切段和粉碎高31.50%和18.66%;分析3种处理模式的工程运行能耗,造粒较切段和粉碎处理的净产能分别高13.98%和11.6%。     

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。     

醋糟中温湿式厌氧消化产气特性的研究

在中温(35±1℃)条件下,采用批式试验对醋糟厌氧消化产气特性进行了研究,同时考察醋糟进料负荷对厌氧消化的影响以及醋糟成分中谷壳填料厌氧消化产气占比情况。试验结果表明,醋糟中温湿式厌氧消化具有良好的产气性能,进料负荷TS为8.55%的醋糟比进料负荷TS为6.89%的醋糟产沼气效果好,最大单位累积产气量达到508.82 m L/g,厌氧消化第11天达到日产沼气量峰值41.51 m L/g时,日产甲烷含量占比最小为51.62%;醋糟中谷壳填料占比高达63.43%,累积产沼气量仅占醋糟累积产沼气量的24.25%。     

秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气研究

介绍了以秸秆为主要原料的好氧预处理过程及厌氧干发酵工艺的试验结果.在预处理过程中,加入好氧降解菌种使木质纤维素降解率提高到50%.当发酵温度为(35±2)℃,,TS含量为20%,秸秆与猪粪配比为7:3时,原料滞留期为40 d,平均容积产气率为0.8～1 m3/(m3·d),甲烷含量为65%以上.     

城市生活垃圾和污水厂剩余污泥联合厌氧消化产气性能研究

以城市生活垃圾和污水厂剩余污泥为消化原料,在中温(35℃)条件下,采用序批式厌氧消化方式,研究了生活垃圾和剩余污泥不同混合比例下的厌氧消化产气性能,以及不同原料配比对厌氧消化过程及消化效率的影响。按照生活垃圾和剩余污泥VS比分别为1∶0(R1),2∶1(R2),1∶1(R3),1∶2(R4)和0∶1(R5),试验设置了5个试验组。研究结果表明:两种物料混合后有助于提高消化效果和产气性能,其中,当城市生活垃圾和剩余污泥VS比为2∶1时,系统厌氧消化效果最好,VS去除率为35.98%,单位VS产气量为348.84 m L/g,产气中甲烷含量为53.8%,消化时间较单纯生活垃圾厌氧消化缩短了9 d。说明一定比例的生活垃圾和剩余污泥联合厌氧消化是提高厌氧消化效率的有效途径。     

典型秸秆废弃物与猪粪共发酵过程碳氮比的影响研究

研究了碳氮比对秸秆猪粪共消化的影响。与棉秆相比,木质素含量较低的玉米秆产气速率和沼气产率更高。通过秸秆猪粪共消化,产气速率和沼气产率都得到了显著提高。碳氮比为15时,延滞期较长;碳氮比为20~25时,产气速率得到提高,沼气产率也相对较高;碳氮比提高到30时,产气高峰来的最早,但沼气产率降低。玉米秆和棉秆与猪粪共消化最佳碳氮比为25,最高沼气产率分别达397 ml/g和289 ml/g,为对照产量的128%和180%。通过调节混合物比例使之达到优选的碳氮比是指导共消化操作的方法。     

机械搅拌转速对稻草厌氧消化性能的影响

以稻草为原料,采用批式厌氧消化,研究了4种搅拌转速(40,80,120,160 r/min)对稻草厌氧消化产气情况、组分变化和系统稳定性参数(pH值、碱度和氨氮)等的影响。结果表明,搅拌转速对稻草厌氧消化的产气性能有显著影响。80 r/min的厌氧消化效果最好,单位VS产气量为430.6 ml/g,分别比40,120和160 r/min提高了23.6%,11.4%和18.3%;80 r/min和160 r/min的消化时间T80均为46 d,分别比40 r/min和120 r/min缩短了20 d和3 d。搅拌转速为80 r/min时,厌氧消化反应器既能保证良好的物料混合效果,又能维持系统的稳定和较高的微生物活性,其TS,VS降解率均高于其他搅拌转速的反应器,产气性能最好。     

水热炭对餐厨垃圾厌氧消化性能影响研究

文章通过餐厨垃圾的批式厌氧消化试验研究了水热炭制备温度和水热炭含量对不同接种比下餐厨垃圾产沼气的影响。研究结果表明：未添加水热炭时,随着接种比由1.5降低到0.5,产气抑制严重,餐厨垃圾的产沼气潜力由383.4 mL/g降低到151.6 mL/g;添加水热炭能够提高产气量,减少产气延滞时间;接种比相同时,沼气总产量随着水热炭添加量的增加而提高;当水热炭（H240）的添加量为30%时,接种比为1.5,1和0.5的试验组的沼气总产量较对照组的最大增加量分别为11.5%,31.7%和81.2%;当水热炭添加量相同时,H240对厌氧消化的促进效果最优,这归功于其表面丰富和活跃的官能团;添加水热炭后,修正Gompertz方程对不同接种比下累积产气量的拟合效果均得到了提高。     

接种量对易腐垃圾发酵产氢和产甲烷的影响研究

试验研究了不同接种量对易腐垃圾厌氧消化的影响.在垃圾投加量为发酵容积的25%,接种量为发酵容积的12.5%～75%时,垃圾发酵的产氢量与接种量无明显的相关性;当接种量由发酵容积的12.5%提高到37.5%,垃圾的TS降解量、VS降解量、产沼气总量、产甲烷量分别提高了4.2倍、1.6倍、7.9倍、1 972.3倍;当接种量由发酵容积的37.5%提高到75%时,垃圾的TS降解量与VS降解量、产沼气总量及产甲烷量无较大变化,但反应的抑制期从25 d缩短至15 d.试验结果表明,为稳定易腐垃圾厌氧发酵产气,接种量不宜低于发酵容积的37.5%.     

NaOH预处理对油菜秸秆厌氧消化产气性能的影响

研究了不同浓度NaOH(质量分数为2%,4%和6%)预处理对油菜秸秆厌氧消化产气性能的影响。结果表明:6%NaOH预处理组累积产甲烷量达到了12 337 m L,单位VS产甲烷量为264.3 m L/g,较未处理组、2%NaOH预处理组和4%NaOH预处理组分别提高了38.0%,10.2%和7.00%;T90为23 d,较未处理组、2%NaOH预处理组和4%NaOH预处理组分别提高了19,12,5 d;氨氮为742 mg/L,碱度为7 400 mg/L,p H为7.42,三者均在适宜范围内。综合考虑,6%NaOH预处理组的油菜秸秆厌氧消化产气效率较高。     

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。     

化学与堆沤预处理对稻草厌氧消化产气量影响的机理研究

为了深入探讨预处理对稻草厌氧消化产气量影响的内在机理,对未处理、经化学处理和堆沤处理后的稻草分别进行了木质纤维素含量的测定,对水抽出物、苯-醇抽出物与1%氢氧化钠抽出物含量及结构进行了研究.结果表明:预处理能够降解部分木质素和半纤维素,破坏木质素和碳水化合物之间的化学键及木质素的结构,生成更多可溶于水的木质素成分,从而提高稻草的生物气产量.