秸秆资源现状及秸秆沼气效益分析

介绍了农作物秸秆在我国的分布情况和秸秆的组成成分,阐述了将秸秆应用于沼气中的实际价值与研究进展,分析了秸秆沼气对环境、经济与社会的影响。     

一组中温厌氧消化菌群高温启动过程中的菌群多样性变化研究

该研究利用37℃培养的中温厌氧消化菌群为菌源,直接提温至50℃驯化培养,获得连续处理高浓度糖蜜废水的厌氧消化产甲烷菌群,并考察高温驯化过程中菌群结构及多样性的变化特征.结果表明,中温厌氧消化菌群直接转入高温培养后,在高浓度有机废水连续进料的条件下,厌氧消化过程能够快速启动生成甲烷,并在22 d后形成稳定的高温厌氧消化产甲烷菌群,平均甲烷生成效率为162.3 m L CH_4/g COD.乙酸和丙酸是厌氧发酵液内的2类主要有机酸,产气稳定期间的质量浓度分别为25.3和145.3 mg·L~(-1).转入高温培养后,菌群结构产生巨大变化,细菌变异程度强于古菌,并逐渐稳定成为以代谢糖、多种有机酸的细菌和产甲烷古菌为主要优势菌群的高温厌氧消化菌群.克隆结果显示细菌菌群以Thermacetogenium和Acetomicrobium faecal为主要优势菌群,分别占细菌克隆文库的33.44%和20.99%;古菌菌群以Methanosaeta和Methanoculleus为主要优势菌群,占古菌克隆文库的56.40%和39.75%.转入高温培养后,产甲烷古菌的总生物量下降,含量约为7.6×106拷贝/g活性污泥.研究结果对阐明温度选择压力对厌氧消化菌群结构与功能影响,改进高温厌氧消化菌群富集方法具有重要意义.     

施用沼渣和接种丛枝菌根真菌对甘草生长及矿质营养的影响

沼渣是厌氧发酵的残余物,可作为肥料施用,但因其含有一定量的重金属等有害物质可能导致环境污染风险.丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌作为植物共生真菌,可以促进植物对矿质养分的吸收,同时能够通过不同途径减轻重金属对植物的毒害.本文采用甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)为供试植物开展盆栽试验,考察施用沼渣结合接种AM真菌对甘草生长和矿质营养的影响.试验结果表明,施用沼渣显著促进了植物生长,提高了植物生物量、磷含量和叶片叶绿素含量,与此同时提高了土壤有机质和磷、铬、铜、铅含量,并导致植物重金属含量显著升高.另一方面,AM真菌能够和甘草根系形成良好共生关系,但施用沼渣对菌根侵染表现出显著抑制作用.接种AM真菌促进了甘草生长、提高了根系磷含量及叶片叶绿素含量,同时显著降低了植株重金属含量至安全阈值以内.本试验表明,施用沼渣同时接种AM真菌可在促进甘草生长的同时阻控重金属污染风险,因而可作为沼渣安全利用的一种可行技术途径.     

猪粪污厌氧发酵沼液SS、COD的混凝预处理效果研究

通过混凝沉淀试验,运用无机、有机高分子混凝剂对猪粪污厌氧发酵沼液进行预处理,考察其悬浮物(SS)和COD的去除效果,探索混凝沉淀工艺对降低该类沼液后续处理难度的可行性。研究表明,投加2.6 g/L混凝剂N可去除沼液SS为44.9%~67.6%,同时添加5.0 mg/L阳离子型助凝剂,SS去除率最高,并同时可去除COD为33.3%,添加阳离子型助凝剂对SS和COD的去除均具有较好的促进作用,混凝沉淀处理后沼液SS与COD呈极显著正相关,说明可通过对SS进行优化去除的方式进一步协同削减沼液COD。     

厌氧发酵产沼气过程中脱氢酶活性检测工艺及其优化

为了优化脱氢酶活性这一指标在厌氧发酵产沼气系统中的检测方法,分别以小麦秸秆、羊粪及其混合原料(质量比1∶1)为发酵底物,通过Box-Behnken试验及响应面分析法确定并优化了沼气发酵系统中碘硝基四唑紫法脱氢酶活性的检测工艺,并对脱氢酶活性与甲烷产量进行了相关性分析.结果表明,3种底物均以乙醇作为萃取剂,以甲醛作为终止剂时显色效果最好.分别以秸秆、粪便及其混合为发酵底物时,脱氢酶检测在pH值分别为6.5、7.2、7.7,反应温度均在37℃下,碘硝基四唑紫质量分数均为0.15%,反应时间均为50 min时比色效果最好.相关性分析显示,厌氧发酵产沼气系统中脱氢酶活性与甲烷产量相关性显著.     

沼气低温提纯的可行性分析

沼气作为一种典型的生物质能源通过提纯可制得生物甲烷(BNG),低温提纯作为一种制取生物甲烷的技术目前仍处于实验室阶段,并没有任何工程应用。从原理出发,提出了沼气进行低温提纯的两种方式,即气液分离与气固分离。通过对相图的研究与沼气热力学参数的计算得出结论。结果表明:气液分离难以保证CH4含量,可行性较差,气固分离模式可达到分离目的,可行性较强。随后从能耗的角度对低温提纯进行分析。计算结果表明,BNG纯度要达到车用天然气要求(CH4含量95%)时,低温分离所消耗的冷能约为77.2 k W。通过合理设计工艺可有效降低其能耗。     

连续流新型厌氧反应器处理固体有机废物研究

采用自行设计的连续流厌氧消化反应器,接种瘤胃微生物后,对纤维素进行连续降解,固体有机物质负荷可以达到14g/L·d。在此符合范围内,反应器内pH值、挥发酸产量及产气量都很稳定,不会对反应产生抑制作用。     

Anaerobic digestion of agro-industrial waste enriched with bovine bone meal for improved biogas production and biofertilization

The increase in animal and agro-industrial production must be accompanied by the development of appropriate waste and by-product management strategies. Anaerobic digestion is a promising approach to recycle these wastes and reintegrate them into the economic production cycle of biogas and biofertilizer. In order to improve the performance of the anaerobic mesophilic digestion of abundant agro-industrial wastes constituted by potato peel (PP), and poultry waste (PW) and study the contribution of bovine bone meal (BB) as additive rich in phosphorus, which can help to neutralize the acidity of the substrate. The 10-point simplex-centroid design and the isoresponse surfaces strategy were used. This study demonstrated that in mesophilic bio-digestion, the using bovine bones in admixture with agroindustrial residue provided for the proper balance of chemical components required for proliferation of microbiological agent of bioconversion, which also resulted in an increase in biogas production capacity. The best formula was so composed by 66.67% bovine bone, 16.67% potatoes peel, and 16.67% poultry waste. The stability was achieved here after only 12 days. The digestate generated from it was fulfilled with the microbiological and chemical requirements for safety defined by the NF U44-551 standard. Germination test revealed that this optimal produced digestate, did not hinder growth, in fact, almost 85% of seed was germinated. Finally, fertilization experiments prove that this digestate can boost the growth of bell pepper (Capsicum annuum).     

基于秸秆后发酵产沼气的一次发酵时间优化

采用"一次发酵+NaOH处理+二次发酵"工艺,以稻秸为原料,研究一次发酵时间对稻秸沼气发酵的影响.结果表明,一次发酵后的稻秸仍有一定的产气能力,干物质(TS)产气量为28.11～50.73mL/g TS,产气量大小与一次发酵时间成反比;一次发酵后的稻秸经NaOH处理后,稻秸物质结构受到明显破坏,有机物大量溶出,稻秸浸提...     

通风速率对厌氧残余物沼渣堆肥的影响

以牛粪发酵残余物沼渣为原料,设置不同的通风速率进行堆肥,堆体的通风速率分别是0.2,0.5,0.8L/（min·kg OM）,分析堆肥20d过程中物理、化学和腐熟变化的特征,探讨不同通风速率对堆肥特性的影响.结果表明,通风速率为0.2,0.5L/（min·kg OM）的堆体维持高温阶段的时间为5d,而通风速率为0.8L/（min·kg OM）堆体维持高温阶段时间为4d;各堆体OM分解率分别是28.2%,32.9%,30.5%;通风速率对终产品pH值、电导率（EC）影响不大,pH值均能满足堆肥最优pH值,EC均未超过4mS/cm;通风速率为0.2L/（min·kg OM）的堆体终产品的NH₄⁺-N含量超过400mg/kg,各堆体终产品NO₃^--N的含量分别是2545,3146,2735mg/kg;各堆体终产品C/N分别是16.5,14.1,15.6;各堆体终产品GI值分别是92.2%,96.6%,82.7%.通风速率为0.5L/（min·kg OM）堆体E465/E665（E₄/E₆）最小,其腐殖化程度最高.综合分析,0.5L/（min·kg OM）是沼渣堆肥最为合适的通风速率.