几种农业有机废弃物沼气发酵工艺条件优化研究

以农业有机废弃物鲜猪粪、干稻草、青草、南瓜叶以及菜叶为原料,沼气产量和甲烷产量为指标,采用4因素3水平的正交实验设计方法对沼气发酵工艺参数优化配置进行了实验研究。结果表明反应器内原料碳氮比、原料固体浓度、反应环境温度以及投加微量元素对沼气发酵均有不同程度的影响,其中反应环境温度对沼气产量的影响显著。最优工艺条件为原料碳氮比25:1、固体浓度8%、温度35℃、投加微量元素Co。     

沼气伴热研究进展

介绍了温度对厌氧发酵过程的影响,综述了解决低温发酵问题的各种措施,包括加热沼气池、优选低温菌种、添加促进剂以及改善发酵工艺,提出驯化低温发酵菌种是将来的主要研究方向。     

微生物法净化沼气的研究进展

在能源危机的背景下,作为重要生物能源之一的沼气已经越来越受到重视。沼气的应用目前已经不再局限于照明等传统用途。通过一系列的净化处理,沼气有了新的用途和价值,比如净化后并入天然气、作为汽车燃料等。微生物法处理沼气因其环境污染小、成本低和产生附加价值等优势成为比较热门的研究课题。文章主要对净化沼气中H2S和CO2的微生物分别进行了介绍并且对其诸多工艺中的关键影响因素进行了详细的阐述,结合现状分析提出了净化沼气中CO2和H2S的微生物在应用中存在的问题及其应用前景。     

玉米发酵酒精废水厌氧处理产沼气发电研究

以河南某酒精生产企业为例,研究玉米发酵酒精废水厌氧处理产沼气发电系统工艺可行性和环境经济效益。结果表明:经"两级厌氧+好氧+深度处理"污水处理工艺处理后,COD浓度从40 607 mg/L可降到100mg/L以下,出水能够满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)酒精废水二级标准及《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)回用水水质的要求;厌氧产生沼气净化后,采用内燃式发电机组燃烧发电,日均发电量为45.1万kwh,经济收益明显;理论上沼气发电系统每年可节标煤53 578.8 t,减少40 719.9 t二氧化碳排放,节能减排效果显著。     

Experimental and numerical study of biogas,methane and carbon dioxide produced by pre-treated wheat straw and pre-digested cow dung

ABSTRACT

The biogas constituting majorly CH₄ and CO₂ has been produced by Ca(OH)₂ pre-treated wheat straw with pre-digested cow dung. Some of the key thermodynamic parameters like specific heat capacity, density and heating capacity of the biogas produced have also been calculated per day as well as throughout the hydraulic retention time. The governing equations of biogas with appropriate phase and interfacial conditions describing the physics of the biogas have been derived. The control volume approach has been used to predict the total volume (ml) of biogas, CH₄ and CO₂ throughout the experiment and on the daily basis. The effects of feedstock, temperature and pressure on the production of biogas, CH₄ and CO₂ in anaerobic digestion have also been studied. The average number of molar fraction and conversion ratio of CH₄ and CO₂ are correlated with number of carbon atoms available in feedstock. Numerical calculations by using developed model and Modified Gompertz model have shown proficient agreement with the experimental observations.     

稻秸沼渣矿化特征及对青菜生长和品质的影响

以稻秸沼渣和商品有机肥为原料,采用室内培养和盆栽实验方法,研究了稻秸沼渣中碳、氮等养分释放特性以及对蔬菜产量和品质的影响.结果表明,稻秸沼渣施入土壤后可明显提高土壤有机碳矿化速率和微生物生物量碳,秸秆发酵半年的沼渣的矿化特性优于发酵一年的秸秆沼渣.秸秆沼渣有机氮的矿化特性主要表现为氮的固定,秸秆厌氧发酵越充分,沼渣矿化时有机氮越不容易被固定.相比商品有机肥,添加稻秸沼渣青菜的产量略低,但显著提高了青菜中维生素C和水溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,提高了青菜品质.因此,秸秆沼渣农肥化对提高蔬菜产量和品质有很好的效果.     

响应曲面法优化沼渣混合物料堆肥配比研究

基于主成分分析,以WSC/WSN、E4/E6、NH4＋-N/NO3－-N、GI作为混合堆肥腐熟程度的判别指标体系,建立综合评价函数,确定综合评价值F,用于表征混合堆肥腐熟度.采用Box-Behnken设计,以F值为响应值,沼渣量、猪粪量、鸡粪量为3因素,设计了15组堆肥试验,建立二次多项数学模型,从腐熟度的角度确定沼渣、猪粪、鸡粪混合堆肥的最佳配比.结果表明:沼渣量、猪粪量、鸡粪量对响应值F影响的显著性顺序为:鸡粪量>沼渣量>猪粪量;鸡粪量一次项、沼渣量二次项达到极显著水平(P<0.01);沼渣量和鸡粪量的交互项、鸡粪量二次项达到显著水平(P<0.05);优化出的混合物料堆肥沼渣、猪粪、鸡粪最佳质量配比为5.83:7.95:7.54.由此可见,响应曲面法用于混合堆肥物料配比优化具有可行性.     

沼液中溶解游离氨基酸的测定——柱前衍生-反相高效液相色谱法

针对沼液特点开发pH值调节（pH 10.2）旋蒸浓缩（去除氨氮和挥发性生物胺）联合3K Millipore超滤离心分离的预处理方法.并以邻苯二甲醛（OPA）和氯甲酸芴甲酯（FMOC-Cl）为柱前衍生化试剂,结合反向高效液相色谱和荧光检测分析,对沼液中溶解游离氨基酸（DFAA）进行了定性和定量考察.该方法保证了各氨基酸在一定浓度范围内呈现良好的线性关系（R²均大于0.99）,标准样品中所选用的24种氨基酸,除谷氨酸回收率为70.5%外,其它氨基酸回收率为89%～115%,相对标准偏差为1.1%～5.0%.用所建立的方法对样品中溶解游离氨基酸的测定结果为：原料即剩余污泥中的溶解游离氨基酸量为2.0mol/L,5%和20%含固率反应器的沼液中的溶解游离氨基酸量分别为0.04mol/L和1.94mol/L,且种类不同,初步表明了不同厌氧消化反应系统中氨基酸的利用和产生机制的差异.     

外源葡萄糖对麦秸厌氧发酵产沼气的影响

为进一步阐释混合厌氧发酵的内在机制,在中温(35±1)℃条件下,以麦秸为原料,以葡萄糖为外源易分解有机碳,采用批式发酵方式,进行了葡萄糖不同添加量和不同添加方式对秸秆厌氧发酵产沼气影响试验。结果表明,在试验初始添加葡萄糖可提高日产气量,但葡萄糖添加量太少对提高秸秆总固体(TS)产气量无促进作用,当葡萄糖添加量为秸秆TS质量的6%时获得最大秸秆TS产气量,为303.13 m L·g-1,继续增加葡萄糖添加量,秸秆TS产气量反而降低;在秸秆厌氧发酵日产气量下降阶段一次性或者分次添加葡萄糖对促进秸秆厌氧发酵产沼气均无效果,仅在试验初始一次性添加秸秆TS质量6%的葡萄糖时对秸秆厌氧发酵产沼气有促进作用,秸秆TS产气量较对照提高9.24%;添加葡萄糖对秸秆厌氧发酵过程产气中甲烷含量无明显影响,但提高累积产气中甲烷平均含量,且在日产气量下降后添加葡萄糖的效果更好,但这种促进效果与对照间差异并不显著。综合以上结果,在试验初始一次性添加秸秆TS质量6%的葡萄糖可以获得最佳的产气效果。     

添加剂对污泥厌氧消化性能的影响

在间歇培养条件下,研究了还原型辅酶Ⅱ（NADPH）、乙酰辅酶A（Acetyl Co A）和对氨基苯甲酸（PABA）3种添加剂对污泥厌氧消化性能的影响.结果表明,3种微生物活性促进剂均能促进污泥厌氧消化产气.其中,NADPH的促进效果最为显著,消化第35 d,产甲烷量比对照组高15.90%.在污泥含固率为3%、未调初始pH（pH=6.7）和温度35℃的厌氧消化条件下,NADPH的最佳添加量为50 mg.L-1,消化第36 d,污泥累积产甲烷量127.13 mL.g-1VSS.在含固率3%、初始pH=8.5、温度55℃和NADPH添加量为50 mg.L-1的工艺条件下,污泥厌氧产气效果最佳,消化第30 d时累积产甲烷量达158.02 mL.g-1VSS.