厌氧发酵是目前禽畜粪便等有机废物处理、同时获取能源的一种重要处理技术。发酵反应器中物料的流动与混合状况直接影响底物的转化效率,物料的流态类型是决定反应进行的重要工程因素。为探讨鸡粪和污泥联合厌氧发酵过程中的流态特征,以鸡粪为底物开展了流变特性的研究。通过测定鸡粪和接种污泥混合液粘度系数,并进行数值模拟,研究厌氧发酵过程中鸡粪和污泥联合底物的流变参数及其在发酵过程中各阶段的变化情况,探讨流变参数与物化参数之间的潜在联系。试验结果表明:含固率是影响鸡粪污泥料液流态的主要因素。在TS=5%～12%范围内,鸡粪料液含固率对于稠度系数的影响符合幂率方程,拟合度大于0.992。温度对鸡粪流变特性影响显著。随着温度的增加,表观黏度、稠度系数随之降低。厌氧发酵过程中,鸡粪混合液的流变特性变化剧烈,水解反应对物料流变特性的影响极为显著。可溶性化学需氧量(SCOD)和总有机碳(TOC)的变化与稠度系数之间符合线性关系,相关系数分别为0.92和0.88。由结果可以看出,水解阶段是鸡粪污泥联合发酵液粘度变化的主要阶段,针对推流式的厌氧反应器,在反应器前端采取加密的搅拌装置,后端搅拌装置逐渐减少,从而使反应器搅拌设计与颗粒态物料厌氧降解的基本规律相适宜,可以在保证物料充分混合的基础上,进一步降低设备运行能耗。

【目的】研究温度、原料配比对鸡粪与水稻秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵的产气效率提供依据。【方法】采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以不同配比(0.5∶1,1∶1,2∶1,3∶1)的鸡粪与水稻秸秆为发酵原料,在总固体(TS)质量分数为8%的情况下,研究各配比鸡粪与水稻秸秆在25,30,35,40℃下的厌氧发酵情况,并用SAS软件对温度、鸡粪与水稻秸秆配比和累积产气量的关系进行多元回归分析。【结果】25~40℃条件下,各配比鸡粪与水稻秸秆均能正常发酵产生沼气,发酵时间随温度上升而下降,鸡粪与水稻秸秆各配比对发酵时间无显著影响;随着温度的升高,除鸡粪与水稻秸秆配比为1∶1时的...

【目的】研究温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】将鸡粪分别与稻秆、麦秆和玉米秆以1∶1(干物质质量比)混合作为厌氧发酵原料,采用自行设计的可控性恒温厌氧发酵装置,分别在25,30,35和40℃4个温度梯度下进行厌氧发酵,研究温度对3种混合原料发酵效果的影响。用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,确定各种发酵原料的最优发酵条件。【结果】3种混合原料在25,30,35和40℃恒温条件下,均能在厌氧发酵开始后的5~14 d达最大产气速率,在31~48 d累积产气量均达到总产气量的90%。25℃下的产气效率最差,鸡粪与稻秆、麦秆和玉米秆...

【目的】研究NaOH及其与超声联合预处理对小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵特性的影响。【方法】采用0%,3%,6%NaOH单独(分别命名为CK,3%,6%处理)或其联合250 W超声波15 min (分别命名为CK+,3%+,6%+处理)预处理小麦秸秆,用扫描电镜观察小麦秸秆表层结构的变化,之后将预处理的小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1,1∶2比例(质量比)进行混合发酵,测定小麦秸秆与猪粪不同配比下混合厌氧发酵过程中产气量、pH、碱度和挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)的变化。【结果】经NaOH单独预处理或其与超声波联合预处理后,小麦秸秆表面结构均受到了明显破坏。从发酵开始,各处理的日产气量均在第3天左右达到第1次峰值,在第8天左右下降到最低值;随着水解酸化的进行,各处理的日产气量又出现第2次高峰,但出现高峰时间差异较大。在NaOH单独预处理组或其与超声波联合处理组中,当小麦秸秆与猪粪按照2∶1,1∶1比例混合时,随NaOH含量的增加,累积产气量均呈增大趋势;当小麦秸秆与猪粪按照1∶2比例混合时,NaOH单独预处理组中CK组累积产气量最大,而联合预处理组中3%+处理累积产气量最大。预处理小麦秸秆与猪粪混合厌氧发酵效果依赖于两者混合比例。在整个发酵过程中,当小麦秸秆与猪粪配比分别为2∶1,1∶1和1∶2时,NaOH单独预处理的pH分别为5.6～7.7,5.6～7.6,5.7～7.7,NaOH与超声波联合预处理的pH分别为5.7～7.9,5.6～7.6,5.7～7.7,可见NaOH单独预处理及其与超声波联合预处理的pH并无明显差异。当小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合时,碱度增加速率最快,并在整个发酵期内总体较高,其次是1∶1配比组,1∶2配比组最低。在发酵过程前期VFA质量浓度变动幅度较大,发酵后期VFA质量浓度变动幅度较小。总体上各预处理小麦秸秆与猪粪配比为1∶1时的VFA质量浓度与1∶2配比组接近,但是高于2∶1配比组。超声单独预处理可提升产气效果,但相比NaOH单独处理,超声与NaOH联合预处理并不具有增强产气效果的协同作用。【结论】经6%NaOH预处理后小麦秸秆与猪粪按照2∶1比例混合后,可获得良好的产气效果。

【目的】研究不同配比猪粪与小麦秸秆混合厌氧发酵的产气特性,为提高小麦秸秆利用率和产气效率提供依据。【方法】选取猪粪、小麦秸秆及其不同配比(干物质质量比1∶1,2∶1,3∶1)的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,研究不同发酵原料厌氧发酵过程中pH值、日产气量、累积产气量、气体成分和干物质产气率的变化。【结果】仅以猪粪为原料进行厌氧发酵时,日产气量的峰值(2 142.2 mL/d)、累积产气量(70.36 L)和干物质产气率(351.8 mL/g)明显高于其他4种发酵原料;在3种混合发酵原料中,猪粪与小麦秸秆配比为3∶1时,其日产气量的峰值(2 011.7 mL/d)、累积产气量(49.08 L)...

【目的】探索添加景观植物聚合草对沼气厌氧发酵的影响。【方法】以猪粪为发酵原料,添加不同量聚合草,于(35±1)℃条件下,用自行设计的发酵装置进行发酵试验,通过对发酵液的CH4含量、pH和产气量的监测,研究聚合草添加量对猪粪中温厌氧发酵过程的影响,并以接种物和接种物加猪粪为参比。【结果】在聚合草与猪粪总固体含量比分别为1∶10、2∶10、3∶10、4∶10的试验组中,1∶10、2∶10试验组的甲烷含量率先达到40%(体积分数),其pH分别为6.6～7.7和6.6～7.6,总体优于其他试验组及空白参比组;且以1∶10试验组的日均产气量最高(756.20mL),2∶10试验组的总产气量最高(43 5...

以经过热处理的厌氧污泥为接种物,将鸡粪废水和米糠废水按不同体积比例混合进行发酵产氢研究,考察碳氮质量比对发酵产氢的影响;并对液相末端产物、COD去除率和产氢动力学进行分析。结果表明:初始pH5.0、发酵温度为36℃时,最佳碳氮质量比为40～50,最大累积生物气产量1.855L、H2产量1.128L,最大比产氢速率370.46mL/(g.d);COD去除率随发酵液碳氮质量比的增大先升高后降低,最大去除率为32.6%,液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸;利用Gompertz模型对鸡粪废水和米糠废水产氢过程进行模拟,实验曲线和拟合变化趋势一致,说明Gompertz模型可很好的模拟该产氢过...

在中温37℃条件下,通过序批式厌氧发酵,研究餐厨垃圾与牛粪质量比、污泥体积与发酵原料质量比对餐厨垃圾和牛粪混合厌氧发酵的影响。试验结果表明:餐厨垃圾与牛粪质量比为2.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为588.02mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.8%,有机物去除率为65.5%;污泥体积与发酵原料质量比为4.5∶1时,厌氧发酵效果最佳,其单位产气量为721.36mL.g-1VS,甲烷体积分数最高达62.1%,有机物去除率为67.5%。

[目的]研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。[方法]采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10:0(对照),8:2,6:4,4:6,2:8和0:10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。[结果]在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2:8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2:8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。[结论]牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2:8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。

互花米草是国家环保总局首批公布的十大外来生物入侵物种之一,也是唯一的海岸盐沼植物。由于生长速度快、繁殖能力强、生物量大以及不占用耕地等特点,是发展生物质能源的优良物种。通过厌氧发酵将其转化为沼气,不但可以控制互花米草过度生长繁殖,解决其资源化问题,每年还可获得数量不菲的沼气,符合可持续发展的要求。将近年来互花米草厌氧发酵产沼气方面的研究进行了归纳和总结,主要包括互花米草特性、厌氧发酵产沼气的优劣势、可行性及相关研究进展以及今后的研究重点和展望,厌氧发酵产沼气研究进展包括直接发酵、过程控制、预处理、混合发酵和深度气化利用。互花米草中钠抑制的消除、机械收割、厌氧发酵工艺、相关工程技术设备以及能源化...

为获得可再生清洁能源氢气,以棉花秸秆为发酵产氢底物,污水处理厂活性污泥为产氢菌源,通过厌氧发酵产生可再生能源氢气。主要研究发酵底物质量浓度、发酵初始pH、预处理盐酸和氢氧化钠的浓度对棉花秸秆产氢性能的影响,同时探讨棉花秸秆发酵产氢气的类型。结果表明:底物质量浓度为10g/L,初始发酵pH为7.0时,用0.4mol/L盐酸在90℃下浸泡棉花秸秆2h,底物发酵产氢潜势最高,其累积产氢量为76.78mL/g,最大平均产氢速率为4.79mL/(g·h),混合气中氢气摩尔分数达63.38%,棉花秸秆产氢类型为乙醇型发酵产氢。

为弄清不同畜禽粪便的产气特点及其发酵物养分含量的变化,利用高效曲流布料发酵池厌氧发酵,对其进行了研究。结果表明:猪粪、鸡粪和牛粪干粪便的产气时间分别为150、90和90 d,产气量分别为250、150和70 m3,最大甲烷含量分别为76.1%、79.9%和62.0%。发酵物养分含量变化,3种粪便厌氧发酵后养分含量的变化趋势一致,发酵物中大多数氮以氨态氮形式存在,NH4+浓度在水解阶段后随着发酵进程递增,NO3-浓度呈下降趋势。发酵过程中养分不断被消化和溶解,沼液中所有养分含量呈增加趋势,而沼渣中养分含量呈减少趋势,但沼液中的磷含量较低。

采用黑曲霉为发酵剂对活性污泥进行全程无公害处理并对各种病原菌的生长变化进行监测。结果表明病原菌总量在发酵过程中呈"马鞍型"变化。由于不同堆肥处理组合的C/N比及添加辅料的不同,导致各种病原菌的生长规律出现差异;采用黑曲霉处理城市活性污泥可使病原菌数目减少,但不能达到完全杀灭的目的;对发酵污泥进行200℃高温物理处理后,病原菌存活量为零。因而活性污泥在堆肥后必须经过高温物理处理才能达到安全化和资源化。

为研究农村生活污水与玉米秸秆耦合厌氧发酵特性,实现农村污水就地资源化利用和提高秸秆利用效率。比较了污水堆沤和污水浸泡预处理对玉米秸秆产气特性的影响,采用生活污水调节玉米秸秆含水率至70%混合堆沤8d(T1)和污水与秸秆质量比为10∶1混合浸泡3d(T2)两种预处理方式,处理后取样进行厌氧发酵试验。试验结果表明:T1和T2预处理后,秸秆中有机碳、挥发性固体、纤维素和半纤维素相对含量均下降,且T1试验组下降幅度均大于T2试验组,而木质素相对含量均小幅上升;T1试验组厌氧发酵后纤维素和半纤维素降解率分别提高9.47%和5.40%,T2试验组分别提高7.82%和3.33%,两种处理后纤维素降解率的提高幅度均明显大于半纤维素;与对照组相比,T1试验组产气高峰期相对提前2d,但累积产气量下降3.12%;T2试验组产气相对滞后3d,但累积产气量提高12.38%。污水堆沤处理有利于玉米秸秆厌氧发酵启动,缩短启动时间,促进后续发酵纤维素类的降解,但秸秆中可利用有机质含量相对减少,导致产气量下降;污水浸泡处理有利于厌氧发酵过程中纤维素和半纤维素的降解,提高二者降解率,进而提高累积产气量,但浸泡处理后发酵系统启动相对滞后,短时间内(5d)可以恢复。

【目的】针对养殖粪污资源化使用过程中存在部分重金属超标的关键问题，探讨猪粪重金属污染的解决途径，对于畜禽排泄物无害化利用具有重要意义。【方法】以遵义地区养殖猪鲜粪为研究对象，进行好氧堆肥和厌氧发酵模拟实验，采用石墨消解仪对猪粪进行消解，运用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）以及原子吸收（Ice 3000）实验室测定猪粪Cd（镉）、Cu（铜）、Zn（锌）全量及有效态含量。使用SPSS 22.0软件进行统计分析，研究好氧堆肥后和厌氧发酵过程中猪粪（Cd、Cu、Zn）全量及其有效态含量变化，并开展相关性分析。【结果】好氧堆肥和厌氧发酵处理均可增加猪粪中典型有害重金属Cu、Zn、Cd含量，均呈现出“浓缩效应”。好氧堆肥能显著降低猪粪Zn的有效性，使有效态Zn从39.64%降至24.23%，但对Cu、Cd钝化效果不明显；厌氧发酵后可以显著（P＜0.05，下同）抑制猪粪中Cu、Zn、Cd有效性，使有效态Cu从25.21%降至8.72%，有效态Zn从39.64%降至28.37%，有效态Cd从56.31%降至42.63%。厌氧发酵处理对不同Cd污染程度的猪粪，其有效态Cd含量及其比例均随着厌氧发酵时间的延长显著降低（P＜0.05）。【结论】不同粪肥处理方式对猪粪中重金属Cu、Zn、Cd有效性的影响有明显差异，尤以厌氧发酵处理可明显钝化猪粪中重金属Cu、Zn、Cd，是一种较为有效的粪便重金属处理方式。