猪粪沼液预处理麦秸厌氧消化性能分析

以麦秸为原料,猪粪沼液为预处理剂,在温度为35℃,时间为1,2,3 d和5 d,含水率为30%,50%,70%,85%和90%预处理条件下,研究了不同猪粪沼液预处理条件对麦秸厌氧消化产甲烷性能的影响。研究结果表明:沼液添加量和预处理时间是影响厌氧产甲烷性能的主要因素。预处理时间为1 d、含水率为85%时厌氧消化性能最佳,累积产甲烷量为258 m L/g(VS计),较未预处理麦秸提高了43.20%;T80、氨氮和碱度分别为19 d,1 104.13 mg/L和7 316.67 mg/L,厌氧系统性能稳定。由此可见,猪粪沼液可以作为一种有前景的预处理剂应用于厌氧消化工程,并为解决沼液处理难题提供理论依据。     

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％.     

氨化预处理玉米秸秆与餐厨垃圾混合两相厌氧消化性能研究

研究了玉米秸秆与餐厨垃圾混合两相厌氧消化性能。秸秆与餐厨垃圾混合比例(TS/TS)分别为4∶1,3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,1∶4,分别进行氨化预处理和未预处理两相对比试验。结果表明:酸化阶段的水解酸化类型以混合型为主,预处理组的产酸总量和溶解性COD分别比未预处理组高了3.1%~25.4%和3.0%~27.6%,预处理组中混合比例1∶4条件下产酸最高,达到9 044.2 mg/L。在产甲烷阶段,预处理组和未预处理组最高累积产气量分别为16 305 mL和14 615 mL。随着秸秆含量逐渐增加,预处理组T90比未预处理组提前2 d。氨化预处理秸秆对秸秆与餐厨混合两相厌氧消化起到促进作用。     

不同预处理剩余污泥的中温厌氧消化试验研究

设计单因素试验,考察了热处理时间和碱投加量对剩余污泥有机质溶出和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:加热和碱预处理均可明显地促进有机质溶解和提高厌氧产气效率;与原污泥相比,高温处理20 min后,剩余污泥可溶性有机质和累积厌氧产气量达到最高,分别为2 550 mg/kg和3 275.33 mL,较对照污泥分别增加了7.4倍和34.15%;高浓度CaO(6%和10%)处理后,剩余污泥中STOC浓度分别达到3 280 mg/kg和3 340mg/kg,较对照污泥STOC浓度(305 mg/kg)提高了9.75和9.95倍;CaO预处理对污泥厌氧消化影响较复杂,表现为低浓度促进产气和高浓度抑制产气;2%CaO处理下,累积产气量比对照提高了39.87%;6%和10%CaO处理下,累积产气量低于对照污泥。     

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。     

不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响

采用酸（1.5% H₂SO₄）、碱（2% NaOH）、水热（180℃）三种方式分别对芒萁、商陆进行预处理,考查不同预处理方式对芒萁、商陆厌氧消化性能的影响。结果表明：不同预处理方式对原料木质素去除效果不同,去除率大小依次为碱处理 > 酸处理 > 水热处理,其中碱处理条件下芒萁木质素去除率为52.84%,商陆为48.62%。碱处理条件下原料甲烷产率亦最高,分别为芒萁134.62 mL/g VS、商陆260.40 mL/g VS,相比未处理分别提升53.62%、79.38%;稀酸和水热处理条件下芒萁木质素去除率较低,分别为23.61%、4.52%,商陆则分别为31.68%、5.67%。另外,稀酸和水热处理对芒萁产甲烷也有较好的提升作用,相比未处理分别提升33.08%、38.62%,但对商陆产甲烷并没有明显的改善作用（酸处理仅提升7.83%、水热处理降低3.42%）。相比酸处理和水热处理,碱处理具有更好的预处理效果,商陆比芒萁具有更好的产甲烷潜力。     

碱剂预处理秸秆与活性污泥混合厌氧消化试验研究

秸秆经碱预处理后进行中温混合厌氧消化表现出典型的水解酸化和甲烷化过程,碱预处理秸秆的厌氧消化周期在27 d左右,未预处理的秸秆在试验的33 d内未有明显的厌氧消化反应发生,碱预处理秸秆缩短了其厌氧消化周期。从产气率、产气量分析,NaOH预处理试验组好于氨水预处理试验组。     

纳米气泡水与沼液联合浸泡对水稻秸秆厌氧产气性能的影响

文章以水稻秸秆为研究对象,采用4种浸泡溶剂（去离子水、纳米气泡水、沼液、纳米气泡水联合沼液）对水稻秸秆进行5 d厌氧预处理,研究了不同浸泡预处理对挥发性脂肪酸含量、木质纤维素含量以及甲烷产率的影响。结果表明：纳米气泡水和沼液浸泡均促进了水稻秸秆的水解过程;纳米气泡水联合沼液组的处理效果最为突出,挥发性脂肪酸含量达到了6 470 mg/L,纤维素和半纤维素降解率分别达到了12.1%和23.7%,最大累积甲烷产率提高了19.5%。     

厌氧消化污泥预处理对提油后微藻渣产氢的影响

以微藻油脂提取后的藻渣为底物,研究了厌氧消化污泥预处理方式对产氢的影响,预处理方法为热、碱、酸和氯仿处理。结果表明,污泥预处理方式对藻渣的产氢量和消解率有很大影响。热处理污泥的底物消解率最高,而酸处理时为最低;热处理污泥的氢气产量最高,为27.27 ml/g,酸、碱、氯仿和未处理污泥的氢气产量较低,分别为13.97,23.69,17.73和18.88 ml/g。虽然氯仿处理和酸碱处理完全抑制了甲烷菌活性,但是产氢细菌的活力也受到抑制,其中酸处理的抑制最为严重。因此,热处理是富集产氢细菌最有效的方法。     

餐厨垃圾高效厌氧消化稳定产气研究

厌氧消化是餐厨垃圾产业化处理的主流方式,厌氧系统单位体积有机负荷和单位体积产气率是评价厌氧系统产业化能力的重要指标.实验研究了搅拌频率、物料投加方式和不同单位体积有机负荷情况下厌氧系统的产气情况.结果表明,在选择连续式投加物料情况下,维持60min/3hrs搅拌频率和2.8kg TVS/(m3.d)单位体积有机负荷水平,全混合厌氧消化系统可以获得稳定的高产气率,达到(2.69±0.03)m3/(m3·d),甲烷体积分数(65.2±1.3)％.     

搅拌对麦秸厌氧消化性能影响的试验研究

研究了搅拌对麦秸厌氧消化性能的影响。考察了4种搅拌频率对厌氧消化日产气量、单位TS和VS变化、pH值和氨氮等参数的影响。结果表明:日产气量随着搅拌频率的增加有上升的趋势。不同搅拌情况下的pH值始终维持在7.4~7.5,搅拌对pH值影响不明显。氨氮随消化时间的增加产生累积,搅拌越频繁,累积越明显,搅拌频率为每1 h搅拌一次时厌氧消化效果最好。此研究结果将为大中型秸秆沼气工程提供设计依据。     

A comprehensive review on pretreatment of microalgae for biogas production

Use of microalgal biomass for renewable energy production has gained considerable attention in the world due to increasing global energy demand and negative environmental impacts of nonrenewable fossil fuels. Anaerobic digestion is one of the renewable technologies that microalgal biomass is converted into biogas by anaerobic archea. One of the main drawbacks of using microalgal biomass for biogas production is that certain types of microalgae has rigid cell wall characteristics, which limits accessibility of anaerobic archea to microalgal intracellular organic matter during hydrolysis phase. This limitation lowers efficiency of biogas production from microalgal biomass. However, introducing pretreatment methods prior to anaerobic digestion provides disruption of rigid microalgal cell wall and improve biogas yields from microalgal biomass. The objective of this paper was to review current knowledge related to pretreatment methods applied prior to anaerobic digestion of microalgal biomass. Efficiency and applicability of pretreatment methods mainly depend on type of microalgae, cell wall characteristics, and cost and energy requirements during pretreatment process. In this review, various type of pretreatment methods applied to microalgal biomass was discussed in detail with background knowledge and literature studies in their potential on maximization of biogas yields and their cost effectiveness, which is important for large‐scale applications. In the view of current knowledge, it was concluded that each pretreatment method has a relative contribution to improvement in biogas production depending on the type of microalgae. However, energy and cost requirements are the main limitations for pretreatment. So, further studies should focus on reduction of cost and energy demand by introducing combined methods, novel chemicals, and on‐site or immobilized enzymes in pretreatment to increase feasibility of pretreatment prior to anaerobic digestion in industrial scale.     

北京市餐厨垃圾产生状况及厌氧发酵产气潜力分析

随着餐饮行业的发展,越来越多的餐厨垃圾造成的污染成为我们亟待解决的问题.文章通过对北京市城区的餐馆进行实地调查,针对不同规模的餐馆,分别对其餐厨垃圾产生的数量、成分、性质及其收集处理方式、处理费用和最终用途进行了深入的调查分析;并对中国目前的管理政策进行了探讨.文章还通过批式厌氧消化实验对学校食堂的餐厨垃圾进行了产气潜力分析,结果显示在20g/L的容积污染负荷下,经过35 d的中温(35℃)消化,总产气量达到7 380 mL,总甲烷量达到4 023 mL,甲烷含量平均为54.51%,VS去除率为50%,产气率和产甲烷率分别达到369ml/g和201 ml/g,实验表明餐厨垃圾具有很好的产气性能,为进一步研究提供了理论基础.     

Enhancement of paddy straw digestibility and biogas production by sodium hydroxide-microwave pretreatment

Biogas has become a promising energy substitute to fossil fuels. Lignocellulosics, being cheap and renewable resource, could be very well used as a feedstock for biogas generation. Paddy straw is an abundant lignocellulose which is rich in organic matter like cellulose, hemi-cellulose and lignin. It is generally disposed off by burning causing environmental pollution whilst it can be used for biofuel generation. The digestibility of paddy straw is low due to high lignin and silica content. The present study was carried out to enhance paddy straw digestibility and biogas production through sodium hydroxide (NaOH) pretreatment. The paddy straw was pretreated with NaOH by soaking (24 h) in different concentrations of NaOH (2, 4, 6, 8 and 10%) and supplementing with microwave irradiations (30 min, 720 W, 180 °C). 4% NaOH-30 min microwave was found to be the best pretreatment which resulted in 65.0% decrease in lignin content and 88.7% reduction in silica content. This increased digestibility due to reduced lignin and silica content resulted in 54.7% increase in biogas production. Scanning Electron Microscopy of pretreated paddy straw revealed breakdown of lignocellulose structure resulted from the tearing of different layers of cell wall of paddy straw.     

葡萄籽提油前后发酵产沼气潜力研究

在恒温25℃条件下,采取批量发酵工艺,研究了葡萄籽提油前后产沼气潜力。结果表明:葡萄籽TS,VS发酵产沼气的潜力分别为473.65 mL/g和484.55 mL/g,能源转换效率为37.25%;葡萄籽油枯TS,VS发酵产沼气的潜力分别为450.03 mL/g和460.44 mL/g,能源转换效率为36.43%。     

混合原料在不同发酵工况下的产气规律研究

分别在五种不同条件下进行了沼气产气对比试验。试验条件分别为:干牛粪,温度为20℃,排气方式分别为持续排气、间歇排气(每天排气4次);干牛粪,温度为35℃,排气方式分别为持续排气、间歇排气;干牛粪与小麦秸秆按质量比1∶1配比的混合物,温度为35℃,排气方式为间歇排气。将原料装入100 L自动生物发酵罐中,并控制发酵温度和压力,检测发酵过程中沼气的日产气量、料液pH及产气中甲烷体积分数。结果发现,在间歇排气条件下,干牛粪与小麦秸秆混合物与相同质量的干牛粪相比总产气量提高约20%,但日产气量降低,产气周期延长近40%。相同质量的干牛粪,在35℃时发酵与在20℃时发酵相比总产气量提高约35%,高峰产气速度提高约1倍;持续排气相比于间歇排气,日产气量提高约1倍,但甲烷平均体积分数降低约10%。     

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.     

鸡粪与NaOH预处理麦秸联合厌氧发酵产气性能与协同效果研究

试验研究了不同负荷下不同混合比例的鸡粪与NaOH预处理麦秸的厌氧发酵产气性能和协同作用效果。以鸡粪和2%NaOH预处理后的麦秸作为发酵原料,研究了混合物料在3种负荷和9种混合比例条件下的厌氧发酵产气情况。结果表明:在3种负荷(50,65,80 g/L)中,均是鸡粪和麦秸比例为1∶2时产气效果最佳,其累计产气量分别达到32 000,43 030 mL和50 370 mL;其TS产气率分别达到328.2,356.9,352.8 mL/g,比纯鸡粪相应负荷分别提高了27%,29%,23%。不同比例下,3种负荷中,均是65 g/L时产气效果最好,鸡粪与麦秸的协同作用使累计产气量提高了7%～17.7%。     

勿忘我花杆发酵产沼气潜力的实验研究

为研究勿忘我花杆的产沼气潜力和特性,实验设计对照组（120 mL接种物）和实验组（120 mL接种物 + 27 g勿忘我花杆）,在30℃恒温条件下,采用全混合批量式发酵工艺,进行厌氧发酵产沼气的实验。结果表明,实验组沼气发酵历时36 d,净产气量为1 650 mL,计算得出勿忘我花杆的产气潜力为359 mL/(g•TS),393 mL/(g•VS)。     

稀酸处理对秸秆厌氧发酵产氢的影响

以稻草秸秆为纤维素原料,先利用稀硫酸对其进行预处理,再利用活性污泥进行厌氧发酵产氢。试验研究了压力、温度、硫酸浓度、加压时间、固液比以及原料粒度对预处理结果的影响,并根据产氢量优化了预处理条件。试验结果表明:在硫酸浓度为0.7%、处理压力为0.1MPa、加压时间为60min、固液比为1∶12,秸秆原料过60目筛的情况下预处理效果最好,此时每克秸秆产氢量为113ml,秸秆中半纤维素、纤维素的利用率为87.47%,秸秆的有效利用率为52.38%。