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。     

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.     

不同秸秆厌氧发酵产沼气效果的比较

以猪粪为接种物,以水稻秸秆、玉米秸秆和棉花秸秆为发酵原料,在严格控制发酵温度（37±1）℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。研究结果表明,3种秸秆的日产气量在第1天达到峰值后都出现明显的回落．在第6～7天开始逐渐上升并形成第2个产气高峰,之后逐渐下降。棉花秸秆的平均日产气量、累积产气量和甲烷含量（体积分数,下同）最高（分别为114ml,3663ml和58．2％）,玉米秸秆次之（分别为111ml,3121ml和54．6％）,水稻秸秆最低（分别为91ml,2457ml和50．2％）。添加氨水的各试验组的指标高于不添加氨水的各对照组的指标。     

中药药渣预处理厌氧发酵产沼气初步研究

试验研究了沼液和NaOH用于药渣堆沤预处理对发酵过程的影响,以及接种量、pH值对于产气量的影响。结果表明:药渣经过沼液堆沤预处理后即可在较短的时间内高效发酵产沼气,发酵高峰为第2¹0天,此阶段产气为总产气量的95%以上;以秸秆沼液预处理后的药渣产气量最高,为11 940 mL,原料产气率为54.4L/kg干药渣。药渣发酵过程中无需添加畜禽粪便调节碳氮比,秸秆沼液中驯化富集的利于秸秆类物质分解的微生物可大大提高药渣的降解率。NaOH预处理可显著提高药渣的产气潜力,发酵持久且总产气量高。以质量分数5%的NaOH预处理10 d,原料(干药渣)产气率达196.8 L/kg。     

玉米秸秆预处理对厌氧发酵制氢影响的研究

为提高玉米秸秆的产氢能力,实验研究了蒸汽爆破预处理、硫酸预处理、氢氧化钠预处理、盐酸预处理和酸化(碱化)气爆预处理5种预处理方法对玉米秸秆发酵产氢能力的影响。结果表明,预处理可以将秸秆中相当一部分纤维素和半纤维素水解生成还原糖,其中质量分数为0.8%的H2SO4酸化汽爆预处理对秸秆的水解效果最好。在固-液比1∶10、H2SO4质量分数0.8%、保持微沸状态30min的处理条件下,秸秆的糖含量达到最大值24.57%,最大氢气产量为141mL/g。     

温度和pH值对猪粪与玉米秸秆混合厌氧发酵影响的试验研究

以玉米秸秆和猪粪混合为发酵原料,研究不同温度和不同初始pH值对厌氧发酵的影响。结果表明,在30℃发酵温度条件下,累积产气量达到最大值,为8 316 mL,且在发酵36 d时,累积产气量达到总累积产气量的91.8%。当初始pH值为7.3时,累积产气量达到最大值,为10 458 mL,且在发酵36 d时,累积产气量达到总累积产气量的90.44%。     

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%。     

预处理对秸秆废弃物沼气发酵的影响研究

研究了预处理对典型秸秆废弃物沼气发酵的影响。与豆秆和棉秆相比,木质素含量相对较低的玉米秆产气速率和沼气产率更高。碱处理缩短了产气高峰出现的时间,峰值也得到提高,这可能与预处理增加的可溶性组分的快速降解有关。经过几天的低产气期,又出现第二个小产气高峰。组分分析表明,碱处理去除大量木质素,纤维可及度得到提高,这是第二阶段产气得到加强的原因。最终,玉米秆、豆秆和棉秆的最高沼气产率分别达415,343 ml/g TS和298 ml/g TS,比未处理秸秆提高34%,54%和86%。结果表明,预处理豆秆和棉秆产气性能较好,可与玉米秆一样,作为沼气发酵的优良原料。     

柠檬酸盐对有机污水厌氧发酵产沼气的影响

将污水接种活性污泥后在厌氧、中温(37℃)和120 r/min条件下进行批培养,添加浓度为1.0 g/l柠檬酸钠时的产气量和产沼气对所消耗的葡萄糖的得率系数分别比对照提高38.5%和61.9%;但是糖平均消耗速率和最终pH值分别比对照下降了12.5%和7.1%.厌氧培养过程中的挥发性脂肪酸(VFA)变化趋势差异明显,对照VFA浓度在24 h达到最大值,此时其浓度是添加柠檬酸钠组VFA浓度的82%,之后逐渐降低.但是,添加组VFA含量随着培养的进行逐渐增大,VFA的平均积累速率和VFA对葡萄糖的得率系数分别比对照增加了232%和279%.柠檬酸钠的添加促进了葡萄糖向VFA的代谢合成,为甲烷合成提供了充足的底物,提高了葡萄糖转化甲烷的效率和沼气总量.     

华南地区稻草的厌氧干发酵制取沼气研究

研究了经过C/N调节和白腐菌预处理后的稻草在不同温度条件下的干发酵瓶试实验,并根据瓶试实验结果以及华南地区的气候条件,进行了常温1m3罐试实验.瓶试实验结果表明在35℃条件下秸秆干发酵较为稳定,具有较高的产气率、产甲烷率及沼气质量.1m3罐试实验在常温条件下运行89d,累积产气量22.6m3,且前45d的累积产气量约占总产气量的80.4%.发酵原料产气率为570L/kgVS,产甲烷率为240L/kgVS,甲烷百分含量最高可达62%.从pH值、产气量和甲烷百分含量来看,整个发酵过程均为正常发酵.通过循环发酵液的罐试实验表明,发酵液的循环能有效避免酸中毒并提高产气率和产甲烷率,对稻草干发酵而言,循环发酵液是一种较好的搅拌方式.该工艺可为华南地区稻草秸秆的资源化利用提供依据.     

沼渣热解动力学、热力学分析及热解产物特性研究

采用热重分析（TG）分析沼渣的热解特性,研究沼渣的热解动力学并计算指前因子A、焓变ΔH、吉布斯自由能ΔG、熵变ΔS等热力学参数。进一步考察温度对沼渣热解产物分布与性质的影响。其热解过程可分为3个失重阶段,其中第2阶段为主要失重阶段,采用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法、Friedman法和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）法计算的平均活化能分别为410.00、471.32和420.01 kJ/mol,热力学参数计算结果表明沼渣热解过程具有稳定的能量输出。沼渣热解油的产率随温度上升先增加后降低。气体产物的高位热值（HHV）从400 ℃时的6.82 MJ/Nm³增加到700 ℃时的8.54 MJ/Nm³。红外光谱（FTIR）、拉曼（Raman）光谱表明热解温度升高生物炭结构的有序性增加。     

玉米秸秆沼渣热裂解及热动力学研究

采用热重法(TG)-微分热重法(DTG)-差热分析法(DTA)研究玉米秸秆沼渣热解过程及热裂解反应动力学特征和机理。研究结果表明玉米秸秆沼渣的失重过程分为吸附水蒸发阶段和秸秆裂解、挥发性物质蒸发阶段。热解过程中,加热速率对玉米秸秆沼渣热解有显著作用。使用FWO、KAS和Popescu方法计算出其热解活化能分别为233、359、358 kJ/mol。对41种常用热裂解动力学机理函数分析确定其热裂解动力学机理为三级方程g(α)=(1-α)-2。扫描时电子显微镜(SEM)分析表明,热裂解可破坏玉米秸秆沼渣的木质纤维束状结构,降低木质纤维中的木质素和半纤维素的质量分数,但效果随升温速度的增大而变差。     

秸秆气固燃料二元联产的可行性与经济性研究

以玉米秸秆和水稻秸秆为研究对象,通过测定二者厌氧发酵后的沼气、沼渣产量及热值,探讨秸秆气固燃料二元联产的综合能源利用效率与经济效益。结果表明,由于发酵后秸秆沼渣中木质素含量增大,沼渣热值也有所增大;沼渣成型燃料密度、机械耐久性等特性均优于原秸秆;秸秆气固燃料二元联产综合能源利用效率较秸秆直接燃烧可提高40%～50%(以发电量计);因免除收集、运输和粉碎等成本,秸秆沼渣生产成型燃料的综合成本较秸秆压块单独生产模式可节省46.4%。     

O2/CO2/N2气氛下玉米秸秆混煤燃烧特性及动力学分析

以玉米秸秆和煤粉为原料,在不同原料配比,不同升温速率下,利用热重分析仪在模拟锅炉气氛下进行燃烧实验,采用Flynn-Wall-Ozawa法建立动力学模型,研究模拟锅炉气氛下玉米秸秆及其混煤燃烧的燃烧特性及其动力学,对比相同实验条件空气气氛下的燃烧工况结果表明,燃料的综合燃烧特性指数SN随升温速率的增大而成倍增长,因掺入...     

稻秆燃烧过程动力学特性试验

采用非等温热重分析法对稻秆燃烧动力学特性进行研究，提出了稻秆的挥发分析出过程的特性参数，建立了反应动力学方程，并测算了反映燃烧性能的燃烧特性指数和反映稻秆燃烧放热特性的差热峰面积指标。结果表明：稻秆的挥发分初析温度随升温速度、样品粒度和样品质量的增加而增加；稻秆的活化能随升温速度的增大、样品粒度的减小和样品质量的减少而降低。差热峰面积随升温速率的提高和样品粒度的减少而增加；燃烧特性指数随升温速度的增大、样品质量的增加和样品粒度的减小而增大。     

川渝养殖场沼气工程运行状况与沼液生物学特性研究

为探索沼气工程运行状况、沼液理化性质及微生物群落结构差异,对川渝9个养殖场沼气工程进行调查与采样分析,利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术研究沼液中微生物群落组成及多样性.结果表明,川渝地区养殖场沼气工程以处理养殖场废水为主,不以产能为目的,总氮(TN)、总磷(TP)、NH4+和化学需氧量(CODCr)等理化指...     

铁基和硅基材料对有机垃圾厌氧发酵产沼气的促进作用研究

制备并考察3种功能材料（Fe₂O₃、Silicalite-1和Fe₂O₃@Silicalite-1）的3种投加量（50、100和150 mg）对有机垃圾（鸡粪）的厌氧发酵产气影响。结果表明：各功能材料组的日沼气产量和甲烷含量相比于空白组均得到有效提高,其中Fe₂O₃组分别提高31.07%和10.34%;Silicalite-1组分别提高23.98%和12.07%;Fe₂O₃@Silicalite-1组的产气效果最佳,其最高累计产气量和甲烷含量分别提高41.39%和17.24%。由此可见,将纳米Fe₂O₃分散负载在多孔材料（Silicalite-1）上可作为一种有效的厌氧发酵催化剂,该材料可避免传统方法中纳米颗粒的团聚造成的自身性能失活,从而通过厌氧发酵技术耦合复合材料实现有机垃圾处理工艺的能源效益和环境效益。     

有机垃圾组分中温厌氧消化产甲烷动力学研究

以土豆、生菜、瘦肉和花生油为原料,采用批式中温厌氧消化产甲烷实验,研究了城市生活有机垃圾中淀粉类、纤维素类、蛋白质类和脂类4种典型组分的厌氧消化产甲烷特性。利用修正Gompertz方程对累积产甲烷量进行拟合,并对厌氧降解过程用一级动力学进行分析。结果表明:土豆、生菜、瘦肉和花生油的最终甲烷产量为260.1、145.7、258.4和757.2mL·gVS~(-1),延滞期分别为0、1.3、1.6和13.1d,累积甲烷产量达到最终甲烷产量80%所需的时间分别为7.2、9.6、8.1和59.7d,可生物降解度分别为74%、31%、51%和85%。从厌氧消化过程中液相的挥发性脂肪酸浓度和气相的氢气浓度以及pH监测结果表明,所有厌氧消化过程均没有中间产物的积累,适合一级动力学方程。土豆、生菜、瘦肉和花生油的厌氧降解速率常数分别为0.183、0.147、0.190和0.020d~(-1)。     

生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。