微藻生物质暗发酵产氢气和甲烷的研究

微藻生物质厌氧消化生产氢气和甲烷效率低下,本研究报道了一种新型微藻处理工艺即两段式暗发酵提高氢气和甲烷产量。结果表明微藻生物质的最佳有机负荷为10 g/L,相应的氢气产量为18.6 mL/g (每克挥发性有机质产气量)。进一步研究表明蛋白酶预处理能进一步提高水解酸化相中氢气的产量至35.5 mL/g,反应pH最低为6.0。同时,蛋白酶预处理能够提高产甲烷相中甲烷产量,并且最大产量为251 mL/g,显著高于空白对照组。机理研究表明两段式消化分别为水解酸化相和产甲烷相提供最佳环境。     

预处理对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响

通过产甲烷潜能实验研究了超声、微波以及碱热预处理技术对厨余垃圾等有机废弃物联合厌氧发酵的影响。以未进行预处理的实验组作为对照组。预处理后大分子有机物通过水解酸化作用进入液相中,使得基质中挥发性有机酸(VFA)、溶解性有机物(SCOD)和氨氮(TAN)的质量浓度增加,可以提高后续厌氧发酵阶段的效率。产甲烷潜能实验结果表明:4组实验中pH值、VFA、SCOD与TAN质量浓度随时间变化趋势一致,并在第6d后逐渐稳定,表明基质中可生物降解有机物在短时间内被完全分解利用。预处理技术能提高反应系统产气速率。超声预处理后甲烷产率增加,由285mL/g VS提高到324mL/g VS,与修正后的理论甲烷产率相符;而微波和碱热预处理对厌氧发酵产甲烷有一定抑制作用。     

添加铁氧化物和活性炭对玉米秸秆两相厌氧消化性能和微生物学特性影响研究

为了提高玉米秸秆厌氧消化性能,将铁氧化物（Fe₂O₃,Fe₃O₄）和活性炭分别添加到玉米秸秆两相厌氧消化系统中的酸化相和甲烷相进行试验。结果表明,在酸化相和甲烷相中分别添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末（PAC）的试验组效果最佳。Fe₃O₄粉末添加到酸化相后,挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFAs）与乙醇的总含量比对照组中两者的总含量提高了25.4%。酸化结束后加入活性炭粉末继续进行甲烷化试验,玉米秸秆累积产甲烷量达到7 965 mL,比对照组提高了27.8%。与对照组相比,添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末试验组的t₈₀（累积产甲烷量达到总甲烷产量的80%所用的时间）缩短了8 d,电导率提高了33.3%。从微生物群落角度分析,在Fe₃O₄+PAC试验组中,细菌优势菌属为Clostridium_sensu_stricto_1,古菌优势菌属为Methanobacterium,可以提高H₂利用率并且促进厌氧过程中的直接种间电子传递（direct interspecies electron transfer,DIET）。因此,Fe₃O₄粉末和活性炭粉末的添加可以有效提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷潜力。     

微量元素强化污泥和油脂厌氧共消化生物产气的研究

在序批式厌氧反应器中比较了污泥单独发酵,污泥+油脂,污泥+油脂+微量元素发酵生物气的产量及甲烷的含量并探究了微量元素对污泥和油脂共消化产甲烷的影响。实验结果表明微量元素的投加能够显著提高生物气的产量,并且产量为243 mL/g挥发性悬浮固体(VSS),是空白组的1.3倍。然而对甲烷的体积分数作用不明显。微量元素的存在能够提高水解和酸化过程,为产甲烷菌提供更多的消化基质。进一步研究发现,微量元素能够减少污泥和油脂共消化过程中长链脂肪酸的积累,减缓了长链脂肪酸对产甲烷菌的抑制影响。     

微量元素强化污泥和油脂厌氧共消化生物产气

在序批式厌氧反应器中比较了污泥单独发酵,污泥+油脂,污泥+油脂+微量元素发酵生物气的产量及甲烷的含量并探究了微量元素对污泥和油脂共消化产甲烷的影响。实验结果表明微量元素的投加能够显著提高生物气的产量,并且产量为243 mL/g挥发性悬浮固体(VSS),是空白组的1.3倍。然而对甲烷的体积分数作用不明显。微量元素的存在能够提高水解和酸化过程,为产甲烷菌提供更多的消化基质。进一步研究发现,微量元素能够减少污泥和油脂共消化过程中长链脂肪酸的积累,减缓了长链脂肪酸对产甲烷菌的抑制影响。     

预处理茄子秸秆与粪便共消化产甲烷性能

研究了猪粪（PM）和鸡粪（CM）分别与碱性过氧化氢预处理茄子秸秆（PES）在不同比例下共消化产甲烷性能，结果表明：共消化可以缩短反应迟滞期和甲烷日产高峰到达时间，提高累积甲烷产量；当m_PES：m_PM为1：1、1：2和1：4时，累积甲烷产量（基于挥发性固体含量，VS）分别为283.4、338.8 mg/L和359.2 mL/g，较PES单独消化提升了24.7%、49.1%和58.0%，较茄子秸秆（ES）单独消化提升了187.7%、243.9%和264.6%；在m_PES：m_CM为2：1~1：4时，累积甲烷产量较PES单独消化提升3.1%~26.5%，较ES单独消化提升了137.9%~192.0%。     

超声/碱预处理对青霉素菌渣厌氧消化的影响研究

为了提高菌渣厌氧消化生产沼气的效率,最终实现菌渣的资源化和减量化,采用超声/碱预处理方法处理青霉素菌渣,考察了pH值、超声声能密度、含水率和反应时间对预处理效果的影响,并通过生化产甲烷潜力(BMP)试验考察了菌渣的可生化性。正交试验结果表明:超声/碱预处理可强化菌渣破壁效果,促进胞内有机物溶出,其最佳预处理条件:pH值为10,声能密度为2.0 W/mL,含水率为97%,反应时间为5 min,COD溶出率最高能达到84.69%,是单独超声预处理的2.08倍。BMP试验表明,预处理各因素对菌渣沼气产率的影响程度为含水率声能密度反应时间pH值。按照甲烷产率确定最佳预处理条件:pH值为9,声能密度为0.5 W/mL,含水率为96%,反应时间为30min,其甲烷产率最高可达335mL/g,是未处理菌渣甲烷产率的2.2倍。     

热碱预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

在55℃下利用氢氧化钙和氢氧化钾对玉米秸秆进行预处理,考察氢氧化钾和氢氧化钙两种热碱预处理对玉米秸秆中温厌氧消化的影响。结果表明,相同浓度的碱用量下,KOH预处理后厌氧消化产气效果明显优于Ca(OH)₂ 预处理。0.5%KOH和2.0%Ca(OH)₂耦合的预处理效果与1.5% KOH以及1.5%Ca(OH)₂单独预处理效果相当,累积单位挥发性固体（VS）甲烷产量为247.3mL/g,相比于未预处理组甲烷产量提高了58.7%,说明可以用2.0%Ca(OH)₂代替1.0% KOH。从成本节约的角度,1.5%Ca(OH)₂为最佳的热碱预处理条件,累积单位VS甲烷产量为242.2mL/g,比未预处理效果提高了55.4%。     

预处理对造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵的影响

为揭示联产氢气和甲烷复合工艺中预处理对物料液化水解率及系统产气性能的影响,利用不同浓度的酸(H2SO4)、碱(NaOH)预处理造纸污泥和餐厨垃圾混合物,在中温-高温条件下将预处理后的物料进行混合发酵联产氢气和甲烷,研究了不同浓度的酸/碱预处理后,造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵联产氢气和甲烷性能.结果表明:酸/碱预处理对物料产生了明显的水解作用,物料中的大分子物质被降解为小分子颗粒;预处理对混合发酵产氢阶段具有明显的促进作用,其中以添加10%NaOH(以物料总固体计)的碱预处理效果最佳,其氢气产率较未经预处理的对照(CK)提高了50.20%,挥发性固体(VS)去除率达到了16.06%;预处理在产氢后的产甲烷阶段对甲烷产率没有明显的促进作用,各反应器的甲烷产率与CK相近或低于CK,VS总去除率也以CK为最高.     

酸碱预处理对辣椒秸秆厌氧消化性能的影响

为资源化利用辣椒秸秆，本文以废弃辣椒秸秆为原料，进行了中温(35±0.5)℃批式厌氧消化试验，通过研究不同浓度(0.2～0.8 mol/L) HCl、NaOH溶液预处理对辣椒秸秆产甲烷性能的影响，探讨HCl和NaOH溶液在辣椒秸秆厌氧消化应用中的可行性。结果表明：酸碱预处理均对辣椒秸秆木质纤维素有一定的降解作用，其中NaOH溶液预处理的降解效果更好，对纤维素、半纤维素及木质素的降解率分别达到了8.63%～18.83%、15.33%～44.25%和19.44%～38.92%。同时，酸碱预处理均能改善辣椒秸秆的产甲烷性能，其中NaOH溶液预处理效果优于HCl溶液预处理，0.4 mol/L NaOH溶液预处理获得了最大累积甲烷产量，为122.53 mL/g,较对照提高了79.29%。研究显示，低浓度NaOH溶液预处理是一种能够提高辣椒秸秆厌氧消化性能的方法。     

废弃大白菜厌氧消化产甲烷的实验研究

以废弃大白菜为原料,使用全自动厌氧消化产甲烷潜力测量仪测定了其在30℃条件下的甲烷产量.厌氧消化反应系统为30g新鲜大白菜浆和170g接种污泥.结果表明,经过40d的发酵周期,大白菜的TS产甲烷潜力为291NmL/g TS,VS产甲烷潜力为331NmL/g VS.分析厌氧消化过程中产甲烷的规律,证明厌氧消化可以有效处理废弃大白菜,使其转化为甲烷.     

热—碱联合处理改善污泥厌氧消化性能的研究

针对污泥厌氧消化过程中水解速率缓慢的问题,采用热—碱联合的处理方式处理污泥,分别考察热碱处理温度、时间、pH等因素对污泥的破解效果,以污泥上清液中溶解性蛋白质、溶解性多糖、SCOD及COD溶出率来表征对污泥的破解程度,通过生化甲烷势(BMP)试验来评价热碱处理对厌氧消化性能的改善。结果表明,剩余污泥经过热碱处理后COD溶出率、SCOD、溶解性蛋白质及溶解性多糖浓度明显升高,高温及强碱性条件对破解污泥有明显效果,在pH=12、 90℃的条件下处理120 min破解效果最佳,经过预处理的污泥厌氧消化20 d累积甲烷产量1 508 mL,甲烷产率为70.07 mL/g,未处理污泥累积甲烷产量547 mL,甲烷产率为24.14 mL/g,热碱处理后污泥厌氧消化性能得到明显提升。     

皂脚酸化废水的批式厌氧消化处理效果及最佳进料负荷研究

通过批式实验对皂脚酸化废水的厌氧消化处理效果和最佳进料负荷进行了研究。结果表明:皂脚酸化废水的厌氧产甲烷潜力为457 m L/g;当反应周期为20 d时,进料负荷(OLR)分别为5、7.5、10、12.5 g/L(以COD计)的4组皂脚酸化废水批式厌氧消化产气系统,其单位COD累积甲烷产量分别为457、423、433、333 m L/g,产气中的甲烷含量最高分别为74%、72%、73%、72%,化学需氧量(COD)的去除率分别为73.1%、72.2%、71.8%、67.4%,总磷(TP)的去除率分别为76%、65%、59%和56%。通过本研究得出:厌氧消化对皂脚酸化废水中的COD、TP等污染指标有较好的去除作用,且可以实现生物能源的回收利用;在高负荷12.5 g/L下厌氧消化效果出现减退,故建议放大化进料负荷r≤10 g/L。     

双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵工艺参数优化

为了提高秸秆厌氧消化的产气量以及产气效率,采用双频超声波与稀碱相结合的预处理方法对玉米秸秆进行预处理,研究了玉米秸秆质量、超声作用时间、单/双频以及稀碱(2%Na OH)预处理时间对玉米秸秆厌氧消化性能的影响,得到双频超声联合稀碱预处理玉米秸秆厌氧发酵的最佳工艺参数为:秸秆质量52 g,双频超声作用,作用时间30 min,稀碱预处理1.5 d。实验结果表明:采用双频超声最优预处理条件下的厌氧发酵效果最佳,比经稀碱预处理的玉米秸秆沼气产量提高18.00%,甲烷产量提高35.71%,厌氧消化时间缩短21.21%,比单频超声联合稀碱预处理玉米秸秆沼气产量提高12.80%,甲烷产量提高18.32%,厌氧消化时间缩短10.34%。     

酸处理菹草制备生物乙醇和甲烷过程研究

文章通过以水生植物菹草为研究对象,对水生植物制备生物乙醇和甲烷过程进行了比较分析,并利用稀酸处理提高其生物可降解性。试验结果表明:对于产乙醇过程,最优的预处理条件为硫酸质量分数2%、温度125℃、时间2h,在此条件下,乙醇产量达75.70mg/g;而对于产甲烷过程,最优的预处理条件为硫酸质量分数2%、温度115℃、时间2h,最大产甲烷量为110.56mL/g。X射线衍射仪分析结果显示稀酸预处理后菹草纤维素结构受到不同程度的破坏。分析表明厌氧产甲烷过程效率更高,更适于菹草资源化。研究结果可为水生植物的能源化利用提供技术参考。     

水解酸化与产酸发酵工程运行控制参数研究

对水解酸化工艺和厌氧产酸发酵工艺的运行控制和影响因素进行了分析研究.根据水解酸化反应器和产酸相反应器处理中药生产废水的研究表明,水解酸化反应器的主要目标使提高废水的可生化性指标,工程运行的控制性参数是酸化率约30%;产酸相反应器的主要目标是为产甲烷相提供适宜的底物,其工程运行的控制参数是液相末端产物为乙醇和乙酸为主.     

碱性过氧化氢预处理对醋渣厌氧消化性能的影响

利用单因素法研究了碱性过氧化氢预处理过程中的H₂O₂浓度、预处理温度以及预处理时间3个因素对醋渣厌氧消化性能的影响，结果表明，H₂O₂浓度、预处理温度和预处理时间的最优条件分别为4%、40℃和12 h。经实验验证，在最佳联合预处理条件下醋渣厌氧消化累积甲烷产量（基于挥发性固体含量）达302.0 mL/g，生物降解率为70.0%，较未预处理醋渣提升了54.4%。     

酸碱预处理对稻草秸秆发酵产氢的影响

随着环保要求的日益严格和化石能源的日益短缺,氢能作为清洁高效的可再生能源受到人们的普遍重视。厌氧发酵生物制氢是利用生物技术分解有机废弃物制备氢气,该工艺设备简单、操作容易、成本低廉等优点。以稻草秸秆为发酵底料,以厌氧活性污泥为接种物,研究酸碱预处理对秸秆发酵产氢的影响。结果表明,H2SO4预处理为最佳的预处理方式;稻草秸秆经1%的H2SO4预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为47.68%、4.67mL/(h.g)和59.21 mL/g;经1%的NaOH预处理后发酵气中氢气的最大含量、最高比产氢速率和最高氢气产率分别为41.92%、3.24 mL/(h.g)和42.02 mL/g;发酵液相中主要产物为乙醇、乙酸和丁酸。     

污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷

通过批式实验将剩余污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵,研究了不经任何预处理的污泥与餐厨垃圾不同质量比对系统产氢产甲烷的影响.结果表明,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,可获得最佳的产氢产甲烷效率:氢气体积分数和累积产氢量在22 h时最大,氢气体积分数可达13.7%,累积产氢量可达41.88 mL,氢气产率为4.18 mL·g~(-1);在厌氧发酵观察期内(70.5 h),甲烷体积分数达到5.74%,最大累积产甲烷量为19.58 mL,甲烷产率为2.92 mL·g~(-1).VS(探发性固体)降解率与产氢产甲烷结果一致,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,VS去除效果最为显著,经过70.5 h的厌氧发酵VS降解率为6.7%.     

淀粉酶和蛋白酶强化猪粪水解研究

研究采用α型淀粉酶和蛋白酶对猪粪进行预处理以解决猪粪水解困难的问题。结果表明,单一α型淀粉酶和蛋白酶的投加均能促进猪粪的水解,其中α型淀粉酶在投加量为30 mg/g条件下对猪粪的水解效果最佳,猪粪中溶解性化学需氧量可提高68.4%;当总投加量为30 mg/g时,α型淀粉酶与蛋白酶组成比例为3∶1的复合酶水解效果优于其他配比的复合酶及单一酶,且该复合酶对猪粪水解预处理的最佳温度及水解时间分别为45°C和6 h,在上述条件下,经复合酶预处理后的猪粪溶解性化学需氧量可提高106.9%。