玉米秸秆滤料对猪粪发酵沼液过滤效果

悬浮物含量高是沼液在使用滴灌或膜浓缩处理过程中最主要的技术障碍,因此,如何去除其中的悬浮物是保证沼液能否更好后续资源化利用的关键。为了探索玉米秸秆作为一种预过滤材料对猪粪发酵沼液的过滤效果,通过将玉米秸秆按不同粒径、不同填充方式进行装柱,测定过滤前后液体的悬浮物(SS)、pH值、电导率(EC)、化学需氧量(COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(TP)、总钾(TK)等指标的变化,比较玉米秸秆在不同装填方式下的综合过滤能力。滤柱的运行条件设置为:内径10 cm,装填高度85 cm,沼液进水流量5 L/h。结果表明,上粗下细玉米秸秆自然堆放(JG50+JG20)在单周期总运行时间、单周期总处理水量以及悬浮物(SS)的去除方面均有较好的表现,其中,单周期总运行时间可达到10~14 h,单周期总处理水量为56.65 L,SS去除率可达到60%以上,COD去除率在50%左右。沼液中的氮素主要分布在液相中,过滤后TN的去除率约为10%~15%。玉米秸秆作为过滤材料,在过滤过程中沼液可将其中的K+浸提溶出,提高滤出液的养分含量,且滤出液K+与EC具有高度相关性,相关系数 > 0.8。该实验验证了玉米秸秆作为沼液预过滤材料的可行性,并为后续进行精密过滤、组合过滤提供了参考。     

pH值对污泥发酵产酸的影响

利用剩余污泥厌氧发酵产生挥发性脂肪酸,可作为污水脱氮除磷的有机碳源,而pH值是发酵产酸过程中重要的控制参数.研究了不同pH值条件下剩余污泥厌氧发酵产酸过程中各参数变化规律,探索pH值对其过程的影响及其分析.结果表明,碱性条件有利于污泥发酵产酸过程,实验最佳条件是控制反应初始pH值为10.0,仅8d发酵挥发性脂肪酸浓度就达到8.90 mmol/L.此外,污泥在发酵过程中,酸性条件下NH4+-N和PO43--P的释放量均大于碱性条件.     

瘤胃液用于玉米秸秆产酸的影响因素

以瘤胃液为接种物对秸秆进行批式实验,研究了发酵时间、发酵温度与接种比对秸秆发酵产酸的影响。发酵3 d后,发酵液的pH、VFA浓度、SCOD浓度与产气量基本达到稳定值,分别为6.66±0.02、（6 321±45）mg·L-1、（10 523±273）mg·L-1与（1 351±41）mL,反应基本结束;相比其他温度,在39℃时,VS转化率与VFA产率达到最大值,分别为（46.7±2.3）%与（291±4）mg·g-1（以VS计）,发酵液的最终pH也达到最小值7.19±0.03;随着接种比从0.47减小到0.09,VFA产量从（5 704±46）mg·L-1升高到（9 633±143）mg·L-1,但是VS转化率、最终pH与VFA产率分别从（58.5±0.8）%、6.54±0.00与（603±5）mg·L-1下降到（26.6±3.4）%、5.44±0.04与（204±3）mg·L-1,其中0.16为极限接种比,当接种比低于该值时,总产气量不再增加。     

温度和紧实度对秸秆水解产酸的影响

为了解紧实度和温度对秸秆水解产酸过程的影响,以麦秸为原料,在不密封条件下,设置秸秆容重分别为0.03、0.05和0.08 t·m-3,水解温度为10、20和30℃,分析了实验过程中水解酸化液COD、SCOD、pH值、挥发性脂肪酸组成和含量的变化。结果表明：秸秆紧实度对秸秆有机物水解溶出速率影响明显,秸秆紧实度与秸秆有机物水解溶出速率成反比,与水解酸化液COD、SCOD和挥发性脂肪酸含量达到峰值的时间成正比,但在同等体积反应器内紧实度越大秸秆TS负荷越高,有利于提高水解酸化液COD、SCOD和VFAs浓度;秸秆紧实度对秸秆水解产酸产物的组成和含量影响明显,秸秆容重为0.03和0.05 t·m-3的处理水解产酸产物中乙酸占比达75%以上,丙酸、丁酸等含量较低,而秸秆容重为0.08 t·m-3的处理水解产酸产物中以丁酸和乙酸为主,为典型的丁酸型发酵,11 d后转变为丙酸型发酵;实验12 d后,不同紧实度处理水解酸化液中丙酸含量均逐渐增加;温度对秸秆有机物水解溶出的影响明显,水解酸化液COD、SCOD和pH值与温度成正比,温度高对秸秆有机物水解溶出有利,但同时也提高了可分解利用秸秆水解产酸产物的微生物活性,造成实验后期水解产酸产物大量损失。当温度为30℃时,水解产酸时间控制在5 d左右较合适,当温度为20℃时,水解产酸时间控制在2周左右较合适。     

不同容积负荷下有机废水发酵产酸和产乙醇特性

采用上流式厌氧污泥床(UASB)反应器,研究了反应器在不同的水力停留时间(HRT)和不同进水容积负荷(VLR)下,高浓度有机废水发酵时产酸产乙醇特性。结果表明,在厌氧反应初期,随着反应器水力停留时间的减少和进水容积负荷的增加,反应器内的pH值降低后稳定在3.81~4.55之间,氧化还原电位(ORP)一直处于波动状态。反应器发酵液中主要成分浓度随进水容积负荷的提高而变化,且乙醇的浓度一直很低。当VLR为9 kg COD/(m3·d)时,乙酸浓度最高,且最高值为961.40 mg/L,当VLR为48 kg COD/(m3·d),乙醇平均浓度升高,最大值为142.98 mg/L。在乙醇平均浓度最大时,反应器稳定的平均产氢速率为887 mL/d。反应器运行前后颗粒污表面泥都有杆状微生物存在,但具有产酸特性的污泥表面胞外聚合物含量相对较少。     

酸碱调控及底物浓度对木糖发酵产酸特性的影响

以木糖为碳源采用间歇培养方式,对木糖厌氧发酵产酸进行研究。考察木糖浓度和初始pH值对木糖厌氧产酸的影响。结果表明,随着木糖浓度的增加,总产酸量得到提高,但木糖利用率却呈现下降的趋势。当木糖浓度为5 g/L时,其利用率为100%,15 g/L时利用率为73.9%,此时挥发性脂肪酸(VFAs)为9.22 g/L。木糖的分批投加可有效促进产酸,尤其是促进乙酸浓度的提高。pH为5.0和6.0左右时,VFAs主要成分为乙酸和丁酸;而pH为7.0～9.0时,乙酸含量明显增高,在pH值为8.0的条件下乙酸含量占总VFAs的80.1%。在pH=8.0时经过8 d左右的发酵,VFAs浓度可达9.34 g/L。     

非混合接种对猪粪厌氧干发酵产气特性的影响

为达到缓解猪粪厌氧干发酵时有机酸的积累并能够同时提高产气性能的目的,采用小试批式实验,在中温(37 ℃)、总固体(TS)为20%的条件下研究了猪粪接种物全混合发酵、猪粪非混合接种发酵、猪粪玉米秸秆与接种物全混合发酵及猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种发酵这4种方式对发酵体系的有机酸积累及产甲烷特性的影响。结果表明,猪粪接种物全混合发酵和猪粪玉米秸秆与接种物全混合发酵的总有机酸(TVFAs)质量浓度在发酵结束时分别为15.2和3.6 mg·g⁻¹,较对应底物的非混合接种发酵分别提高了6.3倍和5.0倍。在2种非混合接种发酵体系中,TVFAs质量浓度在21 d后迅速降低。其中,猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种的TVFAs下降幅度更大,其第30天的TVFAs质量浓度低于1.5 mg·g⁻¹。猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种厌氧发酵产气效果最佳,累积VS产甲烷量达到148.2 mL·g⁻¹。猪粪非混合接种发酵沼气中甲烷含量最高,达到75.1%。修正的Gompertz模型拟合结果显示,猪粪玉米秸秆混合原料非混合接种发酵和猪粪非混合接种发酵的迟滞期分别为10.6和12.4 d,较对应底物的混合接种发酵分别缩短了5.9和6.1 d;最大VS产甲烷速率分别提高了1.7倍和4.9倍,达到6.2和4.8 mL·(g·d)⁻¹。非混合接种能够缓解猪粪厌氧干发酵的酸抑制并同时提高其甲烷产率。     

微生物发酵对MFC产电的影响

采用2瓶型微生物燃料电池（MFC）,以葡萄糖为基质,对MFC内发酵产物和参与的细菌进行了分析,探讨了微生物发酵与产电之间的关系。结果表明,以葡萄糖为基质产电的过程中,葡萄糖被发酵成乙酸、丙酸、乳酸3种主要产物。乙酸和丙酸都可以直接被微生物利用产电,乙酸更易被产电微生物利用,且能产出较高电压的电;乳酸需经过进一步发酵转化为丁酸、丙酸和乙酸,丁酸经进一步代谢为乙酸和丙酸后才能被用于产电。在MFC发酵产电中后期,阳极表面生物膜里紧密聚集着大量杆菌,主要有Klebsiella sp.、Citrobacter sp.、Lactococcus sp.、Pantoea sp.以及Proteobacterium近缘菌,而在阳极室污泥中出现的优势菌为Citrobacter sp.、Clostridiales目的细菌、Eubacterium limosum近缘菌。因此,认为MFC产电是由发酵菌联合产电菌通过梯次降解基质、分步利用、协同代谢的结果。     

AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了氧化石墨烯（GO）修饰活性炭（AC）空气阴极（AC-GO阴极）对微生物燃料电池（MFC）产电性能以及有机物去除率的影响。实验结果表明,向AC阴极中掺杂一定量的GO可以降低阴极的内阻,提高阴极电化学反应速率。其中,GO掺杂量为0.5 mg·cm-2的AC-GO0.05阴极性能最好,该AC-GO0.05阴极MFC体系的最大功率密度（Pmax）为767 mW·m-2,是空白AC阴极体系Pmax（459 mW·m-2）的1.7倍,化学需氧量（COD）去除率和库伦效率（CE）均明显高于空白AC阴极体系。     

硫化氢的强化分离及其对产酸脱硫生物反应系统的影响

在完全混合式产酸脱硫生物系统中,利用负压抽提法强化H2S的气液分离,以NaOH溶液吸收H2S气体。抽提装置实现对H2S自动、连续抽提与吸收,在60mmH2O柱负压力范围分离出H2S的量与抽提压力呈线性正相关。抽提作用可促进SRB对碳源底物的转化,显著提高硫化物的气/液比例,增加系统中硫化物的转化率。抽提后硫化物的气/液比例(摩尔比)由0044上升到061、分离出的H2S在硫化物总生成量中的比例由42%增加到356%,硫化物转化率由平均494%提高至610%。抽提作用可以提高系统的硫酸盐去除率和酸碱缓冲能力,同时可以纯化和浓缩H2S。     

粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能

以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器（Leach bed reactors）,对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明：发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6 > L2 > L9 > L7 > L1 > L8 > L4 > L5 > L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35 ℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度> 粪秆比 > 喷淋量 > 喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35 ℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为（98.4±3.5）mL·g-1。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。     

不同混合比牛粪玉米秸中温干发酵产沼性能

设置5组牛粪和玉米秸的混合物（干物质比为0∶1、1∶0、1∶1、1∶2、2∶1）,研究其在中温35℃下干发酵产沼性能,以产沼性能最好实验组的实验数据为基础,对比研究了两类产气模型。研究结果显示：玉米秸与牛粪的混合干发酵运行效果较好;其中,牛粪和玉米秸干物质比为2∶1时产沼效果最好,产气量最高为81 209 mL,干物质产气率为0.312 m3/kg,整个发酵过程中产气量和甲烷的含量比较稳定,CH4含量最高达56.59%,总固体、挥发性固体的去除率相对较高,分别为26.11%和34.27%。一级动力学模型与多项式函数方程2个产气模型拟合检验结果显示,应用简单的多项式函数即可对产气情况进行相对准确的预测。     

沼液回流对秸秆与污泥混合中温厌氧消化的影响

为了提高秸秆与市政污泥混合厌氧消化的消化产率,以秸秆污泥混合物作为底物,在批次实验中研究不同沼液回流对中温（35 ℃）混合厌氧消化过程的影响。实验采用0% 、20%、30%、40%、50%和60%等6种不同的沼液回流量,分析不同沼液回流量下产气量、甲烷含量、发酵过程氨氮含量、sCOD、总挥发酸（VFAs）的变化情况。结果表明：50%的沼液回流产气量和甲烷产量均最大,分别是1 645 mL和797.5 mL,TS和VS去除率达到17.5%和47.8%,单位VS甲烷产量为613.45 mL·g-1,较未加沼液的发酵瓶提高了37.7%,且无VFAs积累。过高的沼液回流量提升了厌氧反应的氨氮浓度,对厌氧产气过程产生了抑制。50%沼液回流量可以作为秸秆污泥混合厌氧消化最佳回流量。     

Effect of fipronil on biogas production performance during anaerobic digestion of chicken manure and corn straw

Fipronil is a broad-spectrum insecticide that has a good control effect on pests of commercial poultry. Although many studies have reported the environmental fate of fipronil, the influence of residual fipronil in poultry waste on biogas production has not been further explored yet. In this article, an experimental comparative study on anaerobic digestion (AD) of chicken manure (CM) and corn straw (CS) with different fipronil concentrations (FCs) was carried at 8% of total solid (TS) and mid-temperature (35?±?1)°C. The results showed that fipronil had a significant effect on biogas production during AD of CM and CS. When the FC is at a low level (≤10?mg·kg^?1), the biogas production rate is increased and the digestion period was shortened, while higher FC (≥ 20?mg·kg^?1) showed an inhibitory effect. During the monitoring of enzyme activity, low FC showed no significant effect on cellulase and saccharase, but the urease activity increased in the early stage. High FC showed inhibition of activity of cellulase and urease, but the saccharase activity was significantly inhibited until FC reached 40?mg·kg^?1. This study also confirms that the environment in anaerobic digester is favorable for the degradation of fipronil, and its half-life is about 15.83?days.     

低强度超声波预处理对污泥自热式高温好氧消化的影响

以0.3 W·cm-2的低强度超声波对调配好的污泥进行5、10和20 min的辐照,再经过12 d的自热式高温好氧消化（ATAD）。结果表明,适当的低强度超声预处理能够有效地加快稳定化进程,其中超声波辐照10 min后的实验组效果最好,在第8.5天时,温度升高至58.3℃,VSS去除率达到42.1%,比未经超声预处理的实验组提前2 d达到稳定状态。在消化过程中脱氢酶的活性与VSS去除率有着很好的相关性（R2>0.86）,它能有效地表征VSS的高温好氧降解规律及有机物去除程度。稳定后的污泥上清液中TP浓度降至初始浓度的40%以下,TOC浓度升高至初始浓度的3~4倍。然它们的浓度仍很高,仍会给后续处理增加一定的负担。     

添加三氯化铁对中温污泥厌氧消化优化调理

污水处理厂产生的大量污泥已成为迫在眉睫的难题,厌氧消化是目前污泥处理的一种常用方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低、沼气中硫化氢含量高以及消化污泥脱水困难等问题。全面探究了添加FeCl3对污泥厌氧消化效率、消化污泥脱水性能、沼液处理和沼气利用的影响。结果表明,添加FeCl3使产气量和产甲烷量分别提升了29.7%和37.4%,有机物去除率从28.1%提升到29.6%。添加FeCl3能改善消化污泥脱水性能。此外,厌氧消化后,添加FeCl3使沼液中的氨氮浓度降低12 mg·L-1,磷酸盐浓度降低20.7%,沼气中硫化氢浓度降低了63.3%。     

纤维素乙醇糟液对稻秸猪粪厌氧发酵的促进机制

纤维乙醇生产会伴随产出大量酸性糟液。利用厌氧技术处理糟液存在C/N低、pH值低等难题,采用糟液与秸秆、猪粪混合后厌氧发酵是一种有效的糟液处理途径。秸秆添加糟液后,TS比例为3%,6%和9%时各组产气量分别为627.8、585.6和443.9 mL·g-1 TS,大幅度高于不添加糟液的秸秆对照组产气量292.5 mL·g-1 TS,且嗜氢产甲烷途径增强,甲烷体积分数从低于60%增至70%以上。猪粪添加糟液在较低TS浓度3%时产气量最高676.7 mL·g-1 TS,秸秆和猪粪按TS 1：1的比例混合时添加糟液的产气效果最佳。秸秆添加糟液的最大VFAs比秸秆对照高2.8~4.7倍,产气延迟增加,从混合型发酵变为典型的丁酸型发酵;猪粪添加糟液后VFAs浓度相对较低,产气启动快,从混合型发酵转变为典型的丙酸型发酵,说明糟液在不同碳源条件下,有着不同的代谢促进途径。糟液与农业废弃物混合厌氧发酵,是一种高效的共发酵体系。糟液在刺激促进秸秆、猪粪产气提升和解除抑制风险的同时,自身也得到高效降解利用。     

渗滤液添加量对餐饮垃圾厌氧消化的影响机制

系统地研究了渗滤液添加量对于餐饮垃圾厌氧消化产气过程的影响,结果分析表明,餐饮垃圾与渗滤液联合厌氧消化,可以有效地缓解酸抑制现象,增强厌氧消化系统的稳定性,提高沼气产率。当餐饮垃圾负荷为40 g·L-1,渗滤液与水的比例为1.227:1,将厌氧消化原液的氨氮调节至2 000 mg·L-1时,厌氧消化效果最好。沼气产率可达到840 mL·g-1 (以TS计),甲烷产率可达到375 mL·g-1,累积沼气产量达到理论值的94.32%,累积甲烷产量达到理论值的74.77%。     

小麦秸秆预处理对厌氧消化性能的影响研究

针对小麦秸秆厌氧消化水解限速步骤,研究了酸、碱和污泥发酵消化液(以下简称消化液)预处理对小麦秸秆厌氧消化性能的影响。结果表明,酸和消化液预处理可以加速小麦秸秆水解酸化,在厌氧发酵第4天时产气中测得甲烷,早于对照和碱预处理。与对照相比,酸、消化液和碱预处理后小麦秸秆和污泥共消化体系的产气量可分别提高13.7%、12.0%和9.2%,产甲烷量可分别提高7.4%、9.5%和5.2%,但碱预处理会延滞厌氧消化产甲烷阶段。厚壁菌门(Firmicutes)是厌氧消化反应器中最主要的菌门,主要包括己酸菌属(Caproiciproducen s)、乙醇生孢产氢菌属(Hydrogenispora)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、罗伊氏乳杆菌属(Lactobacillus)和Ruminiclostridium_1属等,其中己酸菌属和乙醇生孢产氢菌属可以作为小麦秸秆和污泥共消化的监测指标,在厌氧消化前期反应器中微生物主要为己酸菌属,而后期主要为乙醇生孢产氢菌属。     

添加小麦秸秆对猪粪高温堆肥腐熟进程的影响

选用猪粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥实验,研究添加小麦秸秆对猪粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、种子发芽指数、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求猪粪高温堆肥时的最佳秸秆配比,旨在为猪粪快速资源化利用提供科学依据。结果表明,猪粪高温堆肥时添加小麦秸秆可以缩短进入高温发酵阶段的时间,减少氮素损失,加快C/N的降低速率,加速有毒有害物质分解。其中猪粪和小麦秸秆6∶4处理各层温度在2~5 d内上升至50℃,并持续37~46 d,在堆肥结束时,有机质和速效氮含量较堆肥初期下降幅度最小,分别为33.90%和23.76%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量较堆肥初期提高幅度最大,分别为13.34%、20.24%、53.19%、41.53%和16.57%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,猪粪和小麦秸秆6∶4配比堆肥的腐熟速度比纯猪粪快18 d,36 d即可腐熟。综合判断,实际应用中,猪粪与小麦秸秆按体积6∶4进行堆肥较为适宜。