户用太阳能恒温沼气生产系统批式半连续发酵产气性能试验

在甘肃省民勤县测试户用太阳能恒温沼气生产系统以半连续工艺发酵的产气性能。在当地冬季气象条件下,产气系统半连续补料厌氧发酵试验结果发现:该系统采用半连续补料发酵可在冬季最低环境温度为-18.2℃时连续稳定运行。在116 d试验期内,平均日产沼气0.95 m~3,累计产气110.71 m~3;当达到最低环境温度时,系统可实现在(27±2)℃的范围内的稳定产气;批式厌氧发酵过程半连续补料可维持较稳定的甲烷含量,平均甲烷含量为54.74%;另外,该产气系统在基质浓不变的度条件下可通过调节发酵温度,满足不同时期4～5口人家庭的生活燃气用量的需求。     

猪粪与稻草混合沼气发酵投加方案优化设计

以一实际工程为例,以产气稳定,满足用气要求,投料简易为目的,以沼气发酵工艺条件为约束,融合数学模拟与数理统计建立优化设计模型,优选粪草混合投加方案。结果表明:采用猪粪连续进料和稻草批量进料方式,控制温度35℃、碳氮比25、料液浓度9%、原料利用率53%左右工艺条件下,水力停留时间与稻草投加间隔时间的选择主要由猪粪和稻草的产气性能决定。水力停留时间为27 d左右,稻草投加间隔时间为20 d和37 d时,分别为最优解和满意解,产气量变差系数分别为0.000 6和0.004 5,猪粪日投加量与稻草每批投加量比分别为2.1和1.2,池容产气率分别为1.03 m3/(m3·d)和1.00 m3/(m3·d)。     

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。     

玉米秸秆与猪粪混合发酵产沼气及其细菌解析

以总固体1∶1的玉米秸秆和猪粪为混合原料,采用10 L厌氧反应器进行批式全混中温沼气发酵,并利用454焦磷酸测序法测定混合发酵过程中细菌群落变化。结果表明:预处理玉米秸秆和猪粪混合沼气发酵启动迅速,在第4天达到产气高峰,容积产气率为1.17 L/(L·d),46 d原料沼气产率为356.55 m L/g VS。该混合发酵系统中共有23~27门细菌,其中优势菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)。发酵期内的Shannon指数在4.88~5.53之间,说明发酵期内细菌多样性比较稳定。     

干发酵生产性试验

本文报道了农业废物干发酵生产性试验。原料为稻草和猪粪,按TS以2∶1混合。在分离式密封的沼气池中加入接种物,使原料TS达到25％。在发酵过程中,当产气率下降时加入一定量的接种物和粪便(两次)。对照为水压式常规发酵沼气池,浓度维持在8％。两个试验池的发酵时间分别为129天和127天,平均产气率为0.36m~3/m~3·天和0.34m~3/m~3·天,比对照池的平均产气率高89％和79％。干发酵池原料降解率比对照池高,TS高44％或48％,VS高42％或45％,C高46％或44％,纤维素高30％或34％。干发酵的产气率均在0.25m~3/m~3·天以上,产气量分布比较均匀。用碳酸氢铵代替猪粪,效果相同。     

温度条件对猪粪厌氧发酵沼气产气特性的影响

以猪粪为发酵原料、以中温厌氧发酵瓶的底物为接种物,在自制的小型厌氧发酵装置上,研究了温度条件对猪粪厌氧发酵产气特性的影响。结果表明,在发酵初、中期,中温（37℃）试验组显现了明显的优势,日产气量和累积产气量都高于高温（52℃）和室温试验组。高温和室温试验组的微生物活性因受到环境温度改变的影响,甲烷化反应受到明显抑制。当发酵进行到后期时,高温试验组日产气量高于室温和中温试验组。中温、高温和室温3个试验组在发酵15d时,沼气中甲烷含量分别为59．8％,70％,62.3％。     

利用厌氧消化技术处理病死猪的工程应用

病死猪的无害化处理是大型养猪场面临的一大难题,该文以天津某生猪养殖场沼气工程为例,通过监测发酵原料中加入病死猪前后的沼气工程运行情况,探讨了利用厌氧消化技术处理病死猪的可行性问题。该工程日处理TS为3%的粪污约500 m3,处理猪场病死猪20~30头,鲜重为1.0~1.5 t。通过监测发现,病死猪作为发酵原料与猪粪污水混合后,系统运行稳定。与纯猪粪污水发酵相比:沼气日均产气量没有明显变化;沼气中甲烷含量提高约9%,达到67%左右;而沼气中硫化氢含量高出近一倍,达到0.67%左右,通过生物脱硫技术可降至0.01%左右。混合原料的发酵残渣经固液分离,沼渣中有机质含量为67.4%、总养分含量为12.6%,均高于国家有机肥标准。     

分散原料沼气集中供气运行分析

我国规模化沼气工程存在原料单一、产气率低、装备落后等技术瓶颈,西南地区沼气原料来源分散、成分复杂,因此需要开发新的多种原料混合发酵的新模式来提高沼气工程厌氧消化效率。本工程通过全混式厌氧发酵两级工艺共同厌氧消化如秸秆和畜禽粪便等分散原料,形成新的沼气和发酵剩余物利用模式。结果表明,在30 d稳定运行期间,600 m³厌氧发酵罐每天可消纳猪粪7.9 t、浓污水8.2 t及农作物秸秆0.2 t,日产气量为900 m³,混合原料发酵的容积产气率达1.5 m³/(m³∙d)。     

荷叶发酵产沼气的研究

以荷叶为原料对其发酵产沼气进行了研究。以稻草秸秆为对照,活性污泥为接种物,对荷叶厌氧发酵产沼气的能力进行了评估,并研究了荷叶对稻草秸秆发酵产沼气的影响。荷叶在37℃条件下发酵35 d,沼气产气量为167.0 mL/g,沼气中甲烷含量为65.72%,分别高出稻草秸秆15.57%,12.25%。荷叶与稻草秸秆按1∶1进行混合发酵时沼气产气率为184.5 mL/g,沼气中甲烷含量为70.68%,分别高出稻草秸秆27.68%,20.72%。荷叶发酵前后TS,VS含量变化分别为3.77%,15.17%,发酵前后pH维持在7左右。结果表明,荷叶在沼气生产上有很大潜力。     

农村沼气干发酵的研究

本文报道了用作物秸杆和牲畜粪便做发酵原料,总固体(TS)含量在20％以上,沼气干发酵的试验研究结果。平均气温为25—27℃时,发酵100—120天,平均池容产气率达0.3—0.37m~3/m~3发酵容积·天,原料产气量约为250升/kgTS,气体中的甲烷含量约56—67％。其产气量比相同容积的水压式发酵提高1.33—2.02倍。 此外,还对沼气干发酵前后原料成份的转化和碳素的平衡进行了测定和分析,提出了技术措施及发酵参数,并对工艺过程的pH控制和挥发酸的变化等问题进行了分析和讨论。     

以猪粪尿为资源的新沼气发酵法

农林水产省畜产试验场饲养技术部的环境整备研究小组,最近确立了一项小沼气发酵新技术。该法能在最佳的沼气发酵条件下,同时处理猪粪尿,并且配合适合于50头猪饲养规模的猪舍使用的太阳能热泵。按这种方法,准确测定粪尿和水的配合比例,投入200公升的沼气发酵池,观测沼气发酵情况。发酵温度为37℃,猪粪投入量每次10公斤(2头仔猪的排泄量),每周约投3次。结果发现,猪粪与全部猪尿(粪的2—3倍)混合时,沼气的发酵会中途停止;粪尿配合量相同时,发酵虽然连续进行,但沼     

接种量对青贮玉米秸秆与牛粪混合消化产气性能影响

为进一步优化青贮秸秆的厌氧发酵条件,在37℃中温、总固体浓度为10%条件下,研究不同沼液接种量(20%、25%和30%)对青贮玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产沼气性能的影响,详细考察产气特性参数、发酵液中挥发性脂肪酸(VFAs)、化学需氧量(COD)和氨态氮(NH_4~+-N)等含量以及秸秆消化前后的化学组成和结构变化。厌氧消化结果表明,接种量为30%时的产气效果优于其余接种量(20%和25%),该组秸秆的纤维素和半纤维素降解率最高,分别为27.31%和49.77%,但木质素几乎未被分解。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结构特性表明,消化前后秸秆的木质纤维结构变化明显,纤维素结晶度减小,且接种量为30%时秸秆的木质纤维结构破坏最严重,结晶指数最小,故确定接种量为30%时青贮秸秆产气效果最佳。     

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。     

不同接种物厌氧发酵产沼气效果的比较

以水稻秸秆为原料,严格控制发酵温度(37±1 ℃)的条件下,比较了以猪粪、鱼塘污泥,猪粪和鱼塘污泥(按质量1∶1)的混合物为接种物的产沼气效果.结果表明,猪粪与鱼塘污泥混合物为接种物的平均日产气量、累积产气量和甲烷含量最高(分别为100 mL、3309 mL和54.7%),鱼塘污泥的各项指标次之(分别为99 mL、2974 mL和53.2%),猪粪的各项指标最低(91 mL、2456 mL和52.5%).以猪粪与污泥混合物为接种物的发酵料液TS、VS降低的程度最大(28.2%、21.7%),鱼塘污泥次之(19.2%、15.4%),猪粪最小(17.2%、13.9%).添加氨水的各实验组指标大于不添加氨水的各对照组.     

杂交狼尾草与猪粪混合发酵产甲烷研究

以杂交狼尾草和猪粪为原料,分别设置草粪质量比为1∶0,0∶1,2∶1,1∶1,1∶2混合物料,于35℃中温厌氧消化,研究其产甲烷性能;以产气性能最好实验组的产气数据为样本,对比分析了指数平滑法在不同平滑系数α取值时的产气预测效果。结果显示:杂交狼尾草与猪粪混合发酵能够显著提高产气率和VS去除率,其中,草粪质量比为2∶1时产气效果最好,单位VS产气率为297.43 m L/g(VS),相比狼尾草和猪粪单一物料甲烷产率分别提高28.85%和21.73%,总固体、挥发性固体的去除率分别为7.69%和23.71%,两种物料混合发酵能够提高VS去除率。以时序预测中的指数平滑方法对草粪质量比为2∶1样品的产气数据进行建模,其拟合检验结果显示,当平滑系数α取0.9时,预测的均方根误差和均方误差分别为0.638 0和0.407 0,对产气过程可进行较准确的预测。     

小型高效工厂化产品沼气池

我们从近几年对小型高效沼气池的实地生产应用模拟试验中,初步认为,提高和稳定发酵期间的发酵温度,是提高产气量的重要条件之一。试验证明,以作物秸秆为主,加适量入畜粪便混合后,配比浓度调整到25～28％之间,全池表面积60～70％接受太阳光的辐射,发酵周转速率一般为两个月。前期发酵温度平均45℃,中期平均38℃。后期不低于25℃,平均产气率0.35～0.5m~3沼气/m~3池容·日。积肥2～3m~3/m~3池容·年。试验还证明,尽管将原料预处理阶段的高温度带入池内,初步解决了有较高的发酵     

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％.     

Fu-837太阳能水压式沼气池

沼气池产气率的高低,直接关系到沼气发展的命运,而池温的高低又是影响产气率高低的关键。以甲烷为主要成份的沼气生殖温度约在5—60℃之间,25—40℃则最适于甲烷生殖,在这个温度范围里,平均产气率是常温(20℃左右)发酵的1—10倍,甚至更高。我国目前广大农村推广的沼气池,大多数是ZC-813型等普通水压式沼气池,其池温在5—10月份最高也不过23℃,产气率为0.15—0.2m~3/日·m~3液。而笔者设计的Fu-837太阳能水压武沼气池,由于在同一时间内池温高达29.8℃,产气率达到0.3—0.6m~3/日·m~3液,是其它普通型水压式沼气池的1—2倍。所以该池具有池温高、产气率高、造价低等特点。该池型结构如右下图所示。     

巨菌草与猪粪不同配比常温混合厌氧发酵特性

为了研究植物秸秆和动物粪便的混合厌氧发酵效果,以巨菌草为植物秸秆发酵原料,以猪粪为动物发酵原料,以常温中厌氧发酵池的沼液为接种物,将植物秸秆和猪粪按照质量比1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1进行配比,在总固体质量分数为8%,37℃的恒温条件下进行厌氧发酵,分析厌氧发酵过程中的日产气量,累计产气量及pH值的变化。结果显示:猪粪和巨菌草质量比为1∶2时,混合厌氧发酵的效果最佳,累计甲烷产气量为1 735 m L。     

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%。