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。     

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.     

气体分离循环对高温厌氧消化过程的影响

采用厌氧序批式反应器,研究了气体循环(包括气体直接循环和脱除气体中的氢气后循环)对以葡萄糖和乙酸钠配制的模拟废水在高温厌氧消化过程中乙酸代谢速率、出水性质及微生物相的影响,并采用尺寸排除色谱和三维荧光光谱技术,对溶解性微生物产物(SMP)的分子量分布和荧光物质组成进行了分析.结果显示,气体循环使得出水中残余挥发性脂肪酸的浓度由238.2mg/L(未脱氢)和129.6mg/L(脱氢)分别减少至8.5mg/L和8.2mg/L,并最终降低了SMP产量,45d时分别降至气体循环前的36.8%和59.2%.脱氢气体循环促进了乙酸化和乙酸氧化,导致了微生态环境和甲烷化基质浓度的差异,促进了高分子量SMP向低分子量SMP的转化,污泥中的微生物形态亦发生了较大变化.可见气体循环改善了基质与微生物的混合状况,改善了出水水质,而脱氢气体循环加速了乙酸的代谢,有望更快速地解除易降解有机物高温厌氧消化过程中的酸抑制,提高厌氧消化效率.     

发酵液回流对餐厨垃圾厌氧消化的影响

针对厌氧发酵液回流可提高厌氧系统性能,而不适的回流比例又会造成系统酸化的现象,采用单相连续反应器研究了发酵液回流及不同回流比对餐厨垃圾厌氧消化过程的影响。结果表明:在1 gVS/L的有机负荷下进行三种比例(10%、30%、50%)的发酵液回流使系统日平均产气量比不回流阶段分别提高0.7%、13.0%、4.9%,且对气体甲烷含量无显著影响。回流使VFA降解更充分,也使系统缓冲能力得到调节,但在较高的回流比(50%)下会造成Na+积累从而抑制系统产气性能。     

沼液利用途径分析

沼液是畜禽粪便厌氧发酵后的残留液,其中包含的矿物质丰富,如对其进行合理利用,将给人类带来一定的经济价值;如不妥善处置,沼液的随意排放将引起湖泊、河流富营养化等环境污染问题.我国沼液的主要利用方式包括直接归田、沼液浸种、叶面肥、饲料添加剂等,其中直接归田是当前沼液最主要的利用方式,但沼液直接归田也存在很大的环境风险.因此,开发低成本、高效益的沼液安全利用途径是我国今后研究的重要方向.     

人工湿地植物生物质资源能源化利用潜力评估

通过测定不同人工湿地植物的纤维素组分和热值,并采用NaOH–酶解工艺研究不同人工湿地植物水解液组分,对在人工湿地技术体系中起重要作用的湿地植物能源化利用潜力进行系统评估.结果显示,15种人工湿地植物的纤维素含量在19.78%～36.9%之间,半纤维素含量在4.51%～19.67%之间,木质素含量在10.79%～20.47%之间,具有与玉米秸秆相当的热值,其热值在14.002～17.839 MJ/kg之间.在NaOH–酶解工艺条件下,不同人工湿地植物水解液中存在5种糖类组分,主要为葡萄糖和木糖.研究表明,人工湿地植物是一种较好的生物质资源,可通过生物质固体成型燃料技术、沼气技术和燃料乙醇技术加以利用,进而建立人工湿地植物生物质资源能源化藕联利用模式.图2表2参22