氨化预处理对水稻秸秆厌氧消化产气特性的影响

为了探索水稻秸秆厌氧消化产沼气的特性,本文通过使用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理并测其产气量,来探究和发现氨化预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响规律。采用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理,并进一步进行了厌氧消化试验。实验条件为:中温即(35±1)℃温度、水稻秸秆和牛粪的配比条件为1∶1。结果表明,不同百分比的尿素预处理不同程度地对水稻秸秆的组分造成了破坏,使秸秆厌氧消化产沼气潜力得到提高,并且相对缩短了厌氧消化时间。比较总固体与挥发性固体的转化率、甲烷含量、产气量等各项因素,可看出以6%尿素预处理试验组的效果最好;与其他实验组相比,TS和VS的转化率分别提高了54.9%和36.1%,累积产气量最高。综上所述,6%尿素预处理是较优的工艺条件。     

高温下NaOH和H_2O_2预处理对水稻秸秆沼气产量的影响

本课题组通过查阅各种秸秆资源化利用途径并结合实验室条件,最终决定以厌氧消化方式将秸秆资源转变为沼气能源。水稻秸秆厌氧消化的首要任务是把纤维素和半纤维素水解为可发酵还原糖。为提高秸秆厌氧消化效率和沼气产量,本课题组以脱木质素、减少纤维素及半纤维素损失为目的,研究了在传统NaOH预处理的基础上结合H_2O_2氧化法对水稻秸秆预处理效果,并进一步筛选出预处理效果最佳时的H_2O_2浓度。结果表明,NaOH与H_2O_2协同预处理能加深厌氧微生物对纤维素的降解程度,而且在6%质量分数的NaOH的基础上分别添加0、1%、2%、3%、4%质量分数的H_2O_2形成5组预处理剂中,6%NaOH+1%H_2O_2预处理效果最佳,沼气含量最高为58.1%,比对照组多20%。     

水稻秸秆厌氧发酵产沼气工艺的响应面法优化

在单因素实验的基础上,采用Box-Benhnken设计,选取接种物与原料质量比、发酵起始pH值和活性炭添加量为工艺考察参数,对水稻秸秆发酵产沼气工艺进行了响应面法优化.确定水稻秸秆厌氧发酵产沼气的最佳工艺条件为:接种物与原料质量比1.28:1、起始pH值7.35、活性炭添加量11.48 g·L-1,此条件下每50 g水稻秸秆的沼气平均产气量为5833.2 mL,与优化前相比提高了34.4%.     

水稻秸秆渗滤床半固态厌氧发酵性能研究

以水稻秸秆为原料，利用自行设计的渗滤床反应器，对比研究了不同温度（20、25、30和35℃）及不同预处理方式（NaOH、生物试剂和沼液）对秸秆厌氧发酵产气性能、物能转化率、发酵后沼液性能和产气成本等方面的影响。实验结果表明：发酵后总固体（TS）质量分数稳定在13%~15%之间，属于半固态厌氧发酵，同时累积产气量与温度、发酵后COD及NH₃-N的变化量均呈极显著正相关。相同温度（20~30℃）条件下，经预处理后的水稻秸秆TS产气率较空白均有所提高；其中沼液预处理效果最为明显，35℃条件下，TS产气率及挥发性固体（VS）产甲烷率分别为154.0和55.2 mL/g，较空白样品分别提高25.1%和52.5%。同时，沼液预处理可显著提升厌氧发酵产气中的甲烷体积分数。各预处理样品TS产甲烷率及VS产甲烷率呈随温度（20~30℃）上升而增加的趋势，但产甲烷提升率随温度的上升而逐渐下降，将系统温度从20℃提升至25℃，各处理产甲烷率可提高90%以上。考虑到沼气工程罐体增温及产能收支平衡等因素，温度控制在25℃是经济性最好的策略模式。从产气成本上分析，自产沼液具有较佳的处理效果和较低的生产成本，每生产1 m³沼气的可变成本1.62元。     

磷酸预处理对芦苇秸秆与牛粪混合厌氧发酵的影响

为研究酸预处理对芦苇秸秆-牛粪混合厌氧发酵的影响,采用6%磷酸对芦苇秸秆进行预处理,并与牛粪混合进行厌氧发酵制沼气实验,同时对酸预处理组和对照组在厌氧发酵过程中产气量、p H、COD以及发酵前后混合原料木质纤维素变化情况进行分析。结果表明,酸预处理提高混合原料发酵的产气量,其总产气量为97.24 m L/g,比对照组的产气量13.69 m L/g高出610.3%;酸预处理组p H更接近中性,表明该系统具有更好的抵御酸化能力和稳定性;酸预处理提高了发酵体系COD的含量,促进发酵原料的降解。研究表明,芦苇秸秆可以作为发酵原料进行再利用,且磷酸预处理可以提高发酵系统缓冲能力和原料利用效率。     

好氧生物预处理时间对玉米秸秆水解酸化的影响

以玉米秸秆为原料,先经复合菌系进行好氧生物预处理,然后接种厌氧污泥进行厌氧发酵,考察了预处理时间对厌氧发酵的影响,并测定木质纤维素结构及含量变化、关键性酶活、微生物多样性和厌氧发酵酸化产量。研究结果表明：随着预处理时间的延长,玉米秸秆的结构逐渐被破坏,木质素过氧化物酶活性逐渐降低,木聚糖酶和纤维素酶活性逐渐升高,最高分别达0.879和0.025 7 U/mg。放线菌、芽孢杆菌和曲霉菌是秸秆好氧生物预处理中的优势菌群。玉米秸秆经好氧生物预处理2 d,厌氧发酵产酸效果最佳,乙醇和挥发性脂肪酸产量为249.3 mg/g,比未处理提高了46.73%;玉米秸秆经好氧生物预处理5 d,乙醇和挥发性脂肪酸产量为138.2 mg/g,比未处理降低了18.66%。过长的玉米秸秆好氧预处理时间会使玉米秸秆中半纤维素、纤维素过度降解,这是造成玉米秸秆厌氧发酵产酸量下降的主要原因。以能源化、资源化为目的的玉米秸秆厌氧发酵预处理时,利用复合菌系好氧生物处理作为其预处理方法,应严格控制预处理时间,避免因为纤维素、半纤维素过度降解导致的产品产率下降问题。     

木薯酒精废水常温厌氧发酵产酸特性研究

木薯全糟是一种高浓度、高含固的有机废水,现阶段主要利用厌氧消化工艺,净化水质的同时回收生物气。为了进一步合成高值化产品,研究了木薯酒精废水厌氧产酸的可行性,着重考察了木薯酒精废水不溶性固体的厌氧产酸特性。研究发现,木薯全糟在常温厌氧条件下相比木薯清液具有一定的产酸潜能,第一批发酵9天后VFA(Volatile Fatty Acids)产量达29000 mg COD?L?1,但是后续两批无法利用不溶性固体进行厌氧发酵产酸。采用超声、热、碱和热碱联合分别对全糟进行预处理,可以降低不溶性固体物质中的木质素含量,增加纤维素含量,但是预处理前后厌氧发酵的产酸量基本相当。对糖及蛋白质的降解研究发现,这部分增加的纤维素并没有被产酸细菌所利用,在厌氧发酵中对VFAs的产生贡献不大。建议木薯酒精废水应先固液分离后,再进行常温厌氧产酸,从而减少后续发酵装置的体积和基建投资。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠（NaOH）预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%～33.2%,半纤维素含量降低了14.2%～52.4%,木质素含量降低了9.3%～29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH₄·（g VS）^-1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

不同温度下氢氧化钠预处理对玉米秸秆甲烷产量的影响(英文)

利用农作物秸秆进行厌氧发酵生产沼气是解决我国农村能源紧张的重要途径,然而秸秆中难以降解的木质纤维结构导致在发酵过程中甲烷转化率较低。利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以玉米秸秆为发酵原料,分析了在不同温度条件下氢氧化钠(NaOH)预处理对秸秆木质纤维结构以及厌氧发酵产气效率的影响。结果表明,NaOH预处理能够显著降低玉米秸秆的木质纤维素含量,与未预处理的秸秆相比,经NaOH处理后的秸秆纤维素含量降低了24.4%~33.2%,半纤维素含量降低了14.2%~52.4%,木质素含量降低了9.3%~29.3%。在6%、8%和10%浓度中,经8%NaOH处理的秸秆在55℃下的甲烷产量最高,达到188.7 ml CH4·(g VS)?1,较未处理的增加了84.2%,因此可作为提高秸秆厌氧发酵产气效率的预处理方法。     

微波/碱/活性炭纤维联用预处理污泥的厌氧消化效果

试验考察了在碱性条件下,以活性炭纤维为催化剂,微波诱导氧化预处理对污泥厌氧消化效果的影响。试验结果表明,预处理能有效地提高污泥的厌氧消化性能。经过预处理后,污泥在厌氧消化过程中平均日产气速率是50.5mL/d,比原污泥增加了64%;污泥总产气量比未预处理前增加了63.7%;厌氧消化后污泥的总COD去除率达到50.4%,比未经过预处理的大10.4%。消化过程中污泥单位VSS的产气率由没经过预处理的215.7mL/gVSS提高到272.2mL/gVSS。     

慈竹机械浆（RMP）氨法预处理工艺研究

研究了在氨水中添加少量KOH或K3PO4预处理慈竹机械浆(RMP)的工艺。考察了预处理条件对酶解还原糖产率的影响。单因素实验得到氨水加KOH最佳预处理条件为:预处理温度120℃、固液比〔即1 g绝干浆加入液体的体积(mL),下同〕1∶6、时间3.5 h、氨水用量70%(即氨水质量占绝干浆质量的百分数,下同)、KOH用量5%(即KOH质量占绝干浆质量的百分数,下同)。在此最佳条件下,慈竹RMP的纤维素保留率为90.66%,半纤维素保留率为92.90%,木质素脱除率为41.05%;在pH=4.8、加酶量20 FPU/g预处理后底物、反应温度50℃的条件下酶解24 h,还原糖产率为23.95%,纤维素转化率为44.61%。虽然氨水加K3 PO4预处理酶解纤维素转化率可达56.95%,但是纤维素保留率仅为74.59%,与氨水加KOH相比,纤维素损失较大。     

热-碱渣预处理强化炼厂剩余活性污泥厌氧消化性能

热-碱预处理是强化剩余活性污泥厌氧消化的有效手段。为降低处理成本，利用炼厂碱渣替代新鲜碱剂，研究了热-碱渣预处理对炼厂剩余活性污泥(refinery waste activated sludge,RWAS)厌氧消化的影响。结果表明，热-碱渣预处理显著促进了胞内有机物的释放，蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸浓度随温度和碱渣剂量的提升而增加，在温度90℃和碱渣剂量4%的条件下，蛋白质、多糖和挥发性脂肪酸分别可达1338.7mg/L、510.9mg/L和651.2mg/L。Person相关性结果表明碱渣剂量对腐殖酸类物质荧光强度和类黑素产量呈正相关，与厌氧消化停滞期呈显著正相关，表明高碱渣剂量会抑制RWAS厌氧消化性能。因此，热-碱渣预处理的最佳工艺条件为温度90℃、碱渣剂量1%。该条件下预处理RWAS厌氧消化的溶解性化学需氧量(SCOD)降解率可达66%，最大产酸量为736.2mg/L，甲烷和氢气产量分别是未处理RWAS的5倍和3倍，分别达95.3mL/g-VS (VS为挥发性固体)和11.5mL/g-VS。综上所述，热-碱渣预处理炼厂剩余活性污泥具有较好的应用前景。     

超声联合生物酶强化剩余污泥厌氧产酸性能研究

采用超声和生物酶联用技术处理剩余污泥以促进污泥厌氧发酵产酸，实现污泥资源化。首先，以天津市某污水处理厂二沉池剩余污泥为处理对象，采用单因素实验考察了超声预处理过程中处理时间、超声频率、超声振幅对剩余污泥溶出SCOD的影响，结果表明，超声预处理剩余污泥的最佳处理条件为处理时间5 min、超声频率20 kHz、振幅80%，此条件下，污泥溶出SCOD为407.5 mg/L。之后向经超声处理后的剩余污泥中分别投加污泥质量5%的α-淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶和复合酶进行厌氧发酵，以探究生物酶对剩余污泥厌氧消化的影响，结果表明，在温度35℃下，复合酶对于污泥厌氧发酵产酸效果最好，污泥溶出SCOD在第2天增加2 384.9mg/L，在第4天产酸量达到最大值1 465.8 mg/L，其中乙酸量为1 058.6 mg/L，丙酸量为136.0 mg/L。溶菌酶效果优于其他单酶，SCOD第2天增幅达1 840 mg/L，在第4天产酸量达1 240.4 mg/L，其中乙酸量为406.4 mg/L，丙酸量为524.3 mg/L。     

酸碱预处理对芦蒿秸秆厌氧发酵的影响

通过对芦蒿秸秆进行酸、碱预处理和厌氧发酵制沼气实验,比较不同的预处理方法对芦蒿秸秆产气性能的影响。结果表明,与对照组相比,碱处理能较好地改善秸秆的产气性能,其中2%NaOH处理效果最好,发酵初期VFA含量高达4882.34 mg·L^-1,比对照组提高了705.21%,单位TS固体产气量为288.42 ml·g^-1,较对照组提高了17.08%,甲烷含量最高可达61.14%。     

纤维素类物质预处理效果的影响因素分析

以废弃的农业秸秆为原料,结合厌氧发酵产氢,研究在不同预处理条件下酸解与氨解的预处理效果的影响因素,并作了简要的分析与比较。结果表明,酸解更能提高利用纤维素类物质制取氢气的利用率,达52.4%,是氨解效果的1.5倍。     

酸碱预处理对芦蒿秸秆厌氧发酵的影响

通过对芦蒿秸秆进行酸、碱预处理和厌氧发酵制沼气实验,比较不同的预处理方法对芦蒿秸秆产气性能的影响。结果表明,与对照组相比,碱处理能较好地改善秸秆的产气性能,其中2%NaOH处理效果最好,发酵初期VFA含量高达4882.34 mg·L?1,比对照组提高了705.21%,单位TS固体产气量为288.42 ml·g?1,较对照组提高了17.08%,甲烷含量最高可达61.14%。     

厌氧水解的新解读：快速水解和慢速水解

挥发性脂肪酸（VFA）具有可生化性好、附加价值高等优点而得到广泛应用,厌氧消化产VFA是目前学术界的研究热点,但对有机物经过水解后的生物降解性能则少有论及,厌氧发酵过程中的水解产物存在“数量”和“质量”之间的权衡问题。为了进一步提高厌氧发酵过程中微生物对有机物的利用效率,突破水解对厌氧消化的限制性作用,从基质碳源释放快慢及厌氧发酵过程中碳源降解性能不同,本文将厌氧水解分为快速水解和慢速水解,分别阐述了两种水解方式的含义、分类以及优缺点,指出细胞内外碳源的释放速率和释放方式的不同是影响厌氧产酸和生物降解性能的决定性因素。最后指出快速水解与慢速水解相结合的分阶段联合处理方式,是今后厌氧消化产VFA的主要研究方向。     

餐厨垃圾与固体废物共消化产气效果研究

为研究餐厨垃圾与不同固体废物厌氧共消化产气的效果,探究餐厨垃圾/污泥共消化最佳进料方式,采用自制的全混合厌氧反应器,通过产气量和甲烷含量综合评价餐厨垃圾与不同固废(鸡粪、猪粪、玉米秸秆、麦秆、稻杆和活性污泥)共消化系统在不同配比下产气的潜力;通过产气性能和消化液的pH值、VFAs质量浓度、氨氮质量浓度、碱度综合评价进料方式对餐厨垃圾/活性污泥共消化系统的影响。结果表明:餐厨垃圾与6种不同底物混合共消化系统的产气潜力分别是活性污泥(5∶5)>鸡粪(5∶5)>玉米杆(3∶7)>麦秆(3∶7)>猪粪(1∶9)>稻杆(5∶5);餐厨垃圾/活性污泥共消化系统连续式进料的各项指标均优于序批式进料,更适合厌氧发酵产沼气。     

秸秆预处理方法的筛选

农作物秸秆组分结构特殊,秸秆中的木质纤维素很难被酸和酶降解。解决了木质素的降解问题,就能提高秸秆的降解性能。研究开发适宜的预处理技术是一种重要的降解木质素方法。通过预处理技术,使木质纤维素首先降解成简单成分,从而有利于随后的厌氧消化过程。通过试验,分析了不同的预处理方法对秸秆组分降解率的影响和污泥预处理方法的筛选,最终得出：最佳预处理方法为稀硫酸预处理法,处理条件如下：硫酸浓度：0．7％;处理温度：121℃;预处理时间：1h。     

有机生活垃圾与脱水污泥协同厌氧消化工艺的性能

基于序批式中温(35℃)厌氧消化小试试验,对添加了不同比例脱水污泥(以VS计)的有机生活垃圾协同厌氧消化系统的降解性能与产气性能进行了对比分析。结果显示,当有机生活垃圾与脱水污泥VS比为0.6:0.4时为最优条件,协同厌氧消化系统可获得最短厌氧消化周期(10 d),甲烷产量达到306.3 mL CH_4g~(-1)VS_(add),VS降解率达到68.9%,此时沼气相中H_2S含量可降低为16μL/L,无须脱硫处理即可资源化利用。因此,添加适量脱水污泥的有机生活垃圾协同厌氧消化系统有效地缩短和消除酸化停滞期,获得较优的甲烷产量和VS降解率,并使沼气中的H_2S大幅降低。为改善我国农村地区有机生活垃圾的高效厌氧生物制气处理提供重要参考。