青贮水稻秸秆厌氧发酵产沼气特性

有效贮存新鲜水稻秸秆,确保沼气工程周年运行的原料供应,对于水稻秸秆厌氧发酵能源化利用技术持续健康发展极为重要。本研究以新鲜水稻秸秆及青贮后的水稻秸秆为原料,研究了其在室内中温[(37±2)℃]条件下厌氧发酵产沼气特性。结果表明,水稻秸秆经青贮30 d后,秸秆p H降低至4.02,纤维素与总碳含量分别降低了6.39%和8.40%,均达显著水平。厌氧发酵30 d,青贮水稻秸秆产气量(3 370 ml)比新鲜秸秆(2 754 ml)显著提高22.36%。表明:青贮作为一项新鲜稻秸贮存与预处理方法,技术上是可行的,可确保沼气工程周年运行的原料供应。     

农作物秸秆厌氧发酵制沼气工程设计研究

农作物秸秆厌氧发酵制沼气是秸秆综合利用的有效途径,受到广泛关注。结合大型秸秆沼气工程实例,阐述了针对秸秆特性的农作物秸秆厌氧发酵制沼气工程特点、工艺流程、关键技术设计。     

工程应用视域下农业生物质厌氧发酵资源化技术综述与建议

农作物秸秆与畜禽粪污等农业生物质的资源化利用,事关当前农业高质量发展和农业生产污染减排。本文综述了国内外农业秸秆与畜禽粪污资源化利用现状,国外以沼气工程为主线,利用厌氧发酵技术实现沼气发电和资源循环利用“双赢”,我国农业生物质厌氧发酵以单一原料为主,存在沼气产气性能不佳、沼渣沼液消纳环境风险高及深度资源化利用不足等工程化应用问题,而秸秆-畜禽粪污混合厌氧发酵技术优势明显。我们提出需要优化混合厌氧发酵工艺参数,关注发酵原料及配比、温度、pH、接种物及预处理对厌氧发酵的影响,关注重金属、抗生素对发酵的抑制作用及其全流程消减。建议从绿色环保的秸秆预处理方法开发、发酵参数优化、重金属和抗生素对发酵的抑制作用全流程消减、秸秆-粪污-沼气工程化应用方案及装置开发以及沼渣沼液资源化利用等方面,推进基于资源化利用的农业生物质厌氧发酵技术研究和工程化应用,重新建构种植养殖业生物质链条,破解秸秆、粪污过剩难题,助力“乡村振兴”战略实施。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产沼气工艺优化分析

牛粪与水稻秸秆混合物进行厌氧发酵,不仅能够产出生物质能源、改进能源结构,还能降低农业废弃物对生态环境造成的危害,促进生态、经济同步发展。在牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵过程中,原料配比、预处理剂差异、外部温度等因素都会影响厌氧发酵效果。为了促进生物质能源生产效率与质量的进一步提升,本文开展试验优化牛粪与水稻秸秆混合物厌氧发酵产沼气工艺。结果表明,水稻秸秆和牛粪按照1∶1比例获取混合物进行厌氧发酵,并将浓度为2%的H_2O_2作为预处理剂,厌氧效果最佳。     

不同配比猪粪、小麦秸秆混合厌氧发酵产气特性研究

【目的】研究不同配比猪粪与小麦秸秆混合厌氧发酵的产气特性,为提高小麦秸秆利用率和产气效率提供依据。【方法】选取猪粪、小麦秸秆及其不同配比(干物质质量比1∶1,2∶1,3∶1)的混合物为发酵原料,以沼液为接种物,研究不同发酵原料厌氧发酵过程中pH值、日产气量、累积产气量、气体成分和干物质产气率的变化。【结果】仅以猪粪为原料进行厌氧发酵时,日产气量的峰值(2 142.2 mL/d)、累积产气量(70.36 L)和干物质产气率(351.8 mL/g)明显高于其他4种发酵原料;在3种混合发酵原料中,猪粪与小麦秸秆配比为3∶1时,其日产气量的峰值(2 011.7 mL/d)、累积产气量(49.08 L)和干物质产气率(245.4 mL/g)明显高于其他2种混合发酵原料。随着厌氧发酵时间的延长,猪粪与小麦秸秆及其按不同比例配比时,所产气体中的甲烷体积分数呈逐渐增加趋势,在厌氧发酵中后期甲烷体积分数达到45%以上;所产气体中硫化氢的体积分数呈逐渐下降趋势,其中猪粪所产气体中硫化氢的体积分数较其他处理高。【结论】在厌氧发酵过程中,合理调控猪粪与小麦秸秆的配比,既能提高小麦秸秆的产气量,又能缩短猪粪的产气周期,降低硫化氢体积分数。     

不同接种量对玉米秸秆厌氧发酵产气的影响

以玉米秸秆为发酵原料,在实验室自行设计的小型沼气发酵装置上进行了厌氧发酵产沼气试验,通过改变接种物的不同比例,在35℃的条件下研究玉米秸秆厌氧发酵产气效果,试验结果表明:接种物与玉米秸秆的比例为1∶10时产气效果最佳。     

不同接种量对玉米秸秆厌氧发酵产气的影响

以玉米秸秆为发酵原料,在实验室自行设计的小型沼气发酵装置上进行了厌氧发酵产沼气试验,通过改变接种物的不同比例,在35℃的条件下研究玉米秸秆厌氧发酵产气效果,试验结果表明:接种物与玉米秸秆的比例为1∶10时产气效果最佳。     

经济实用的沼气发酵原料探析

本文旨在解决沼气原料不足或部分不足以及采购成本过高的问题,探索～种可以取代或部分取代禽畜粪便的沼气原料,解决针对贞元集团安阳市有机废物生产车用沼气工程（规模是3＊2700m^3大型全混式高温厌氧发酵沼气工程）原料的选择、降低生产成本和提高农作物秸秆资源化利用效率。     

马蹄莲秸秆发酵产沼气潜力的研究

本文以马蹄莲秸秆为发酵原料,采用批量发酵工艺,进行了马蹄莲秸秆厌氧发酵产沼气潜力的研究.实验结果表明,马蹄莲秸秆厌氧发酵产沼气潜力为795.43ml/g·TS和1006.36ml/g·VS .     

玉米秸秆和畜禽粪不同配比的厌氧发酵试验

本试验在室内进行批量式发酵,模拟户用沼气发酵过程。采用自行设计的可控性恒温沼气发酵装置,以鸡粪、猪粪分别和玉米秸秆为发酵原料,在35℃下的厌氧发酵,研究分析C/N对不同原料混合厌氧发酵的影响,原料配比对混合厌氧发酵的影响,底物浓度和接种比例对混合厌氧发酵的影响。     

不同配比污泥对玉米秸秆产气特性的影响

[目的]研究玉米秸秆不同接种物浓度下的产气特性,为秸秆在大规模沼气工程中的应用提供参考.[方法]以玉米秸秆为发酵原料,接种不同比例的厌氧污泥,采用批量发酵工艺,在38℃左右条件下进行厌氧发酵.[结果]经过50d的发酵后,秸秆中大部分物质可以得到分解.当厌氧污泥和秸秆比例为10∶3(两者TS比0.57、VS比0.46)、总TS浓度为10.16%时,秸秆产气效果最佳,TS产气率为370 mL/g,沼气中甲烷含量为56.04%.[结论]玉米秸秆发酵过程中,随接种污泥比例加大,秸秆的产气量和产气率逐渐升高,但接种量达到一定比例时,原料产气量和产气率升高不再明显.     

酸性预处理对生物质秸秆干式厌氧发酵的影响

[目的]探明酸性预处理对小麦秸秆干式厌氧发酵影响的内在机理。[方法]采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）等方法,对浓度1%硫酸预处理前后小麦秸秆中纤维结构的变化进行研究。[结果]酸性预处理使小麦秸秆纤维内部结构及其表皮层化学结构发生明显的变化,使得纤维素从木质素的包裹中释放出来,厌氧微生物能够接触到更多的纤维素,并可以对秸秆进行更有效的利用。[结论]纤维形态结构的变化是导致小麦秸秆干式厌氧消化产气量提高的内在原因。     

NaOH预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,采用NaOH对青稞秸秆进行预处理,研究不同水平NaOH和预处理时间对青稞秸秆厌氧发酵性能的影响,探讨NaOH在青稞秸秆厌氧发酵中应用的可行性。结果表明,与未经处理的青稞秸秆相比,NaOH预处理可以显著提高青稞秸秆产甲烷性能（P<0.05）,且产气速率快、发酵周期短。其中,5% NaOH处理12 h青稞秸秆的累积甲烷产量高于多数木质纤维素类废弃物,为250.03 mL·g^-1,是优良的发酵原料。NaOH预处理增加了青稞秸秆中纤维素含量（13.37%~39.31%）,并有效降解了木质素（12.89%~64.34%）和半纤维素（0.96%~30.30%）含量。表明NaOH预处理是提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷性能的有效方法。     

醋酸预处理对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵特性的影响

为了探究醋酸预处理提高厌氧发酵产气量的原因,研究用醋酸预处理水稻秸秆,之后将预处理后的水稻与牛粪混合进行厌氧发酵,测定发酵初始环境和发酵过程中纤维素酶活力、还原性糖含量、VFA 含量、pH 及日产气量,并且对其发酵过程中的稳定性系数进行分析。结果表明,水稻秸秆在 4%的醋酸浓度下预处理 4 d 处理组的总沼气产量最高为 11 605 mL,且显著高于未经预处理总沼气量 6 450 mL（P<0.01）,且该处理的日产气量的峰值提高和出现的时间提前;厌氧发酵的初始环境、过程环境、环境稳定性以及他们之间的相互作用关系受醋酸预处理影响;醋酸预处理提高总沼气产量的主要原因是,醋酸预处理使厌氧发酵初始环境和过程环境更加协调,使发酵系统更加稳定。研究表明,醋酸预处理能够显著提高沼气产量,为醋酸预处理技术提供一定的参考。     

糠醛废水与水稻秸秆联合厌氧发酵研究

为探究底物浓度与好氧水解时间对糠醛废水与水稻秸秆联合厌氧发酵的影响,设计糠醛废水与水稻秸秆混合直接厌氧发酵及糠醛废水与水稻秸秆好氧水解再厌氧发酵对比试验。发酵料液中硫酸根浓度为100 mg·L~(-1)条件下,总固体浓度(TS)为5%、6%、7%、8%联合厌氧发酵试验,筛选最优底物浓度,在时间为3、4、5、6、8、10、12 h条件下作好氧水解发酵试验。结果表明,当VS/SO_4~(2-)比值为264,好氧水解时间为8 h时,木质素降解率最快,糠醛废水与水稻秸秆联合厌氧发酵效果最好,峰值容积产气率达1 940 mL·L~(-1)·d~(-1),较无好氧水解试验组高11.5%。TS、VS产甲烷率分别为266.90和285.52 mL·g~(-1),与无好氧水解试验组相比增加21.75%。为糠醛废水与水稻秸秆资源化利用提供理论参考和技术支持。     

瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物的发酵特性

利用体外发酵法研究了瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物(黑麦草叶、黑麦草茎、稻草秸、花生壳,木质素含量依次上升)的发酵特性.结果表明:瘤胃厌氧真菌体外发酵不同底物时的96 h累积产气量、底物干物质消失率和纤维素消失率差异均不显著,瘤胃细菌体外发酵时的干物质消失率和纤维素消失率均随底物木质素含量的上升而显著下降(P<0.05).此外,各真菌培养组96 h发酵液中,稻草秸组的木聚糖酶酶活力显著高于黑麦草叶和黑麦草茎(P<0.05),发酵相同底物时,真菌产生的木聚糖酶酶活力是羧甲基纤维素酶酶活力的23-65倍.各细菌培养组96 h发酵液中,黑麦草叶和黑麦草茎的木聚糖酶和羧甲基纤维素酶酶活力显著高于稻草秸(P<0.05).     

微生物预处理稻草秸秆产沼气试验研究

[目的]寻求一种高效经济的微生物预处理方法。[方法]利用实验室培养的黑曲霉、青霉和根霉对稻草秸秆进行前期预处理,分预处理5和10d2组,将预处理后的稻草进行厌氧沼气发酵,考察经菌处理后的稻草产气效果。[结果]预处理5d的稻草发酵产沼气的周期为56d,产气高峰出现在发酵的第16天。经青霉、黑曲霉和根霉复合菌预处理的稻草产气效果最好,其TS产气潜力为136.03ml/g,比对照组提高了64.22%,VS产气潜力为166.07ml/g,比对照组提高65.92%。从经菌预处理10d的稻草产气效果来看,对照组产气总量高于试验组。[结论]从TS、VS产气潜力及产气总量来看,菌预处理稻草5d的效果要高于菌预处理稻草10d的;从不同菌剂预处理效果来看,以黑曲霉、青霉和根霉复合菌剂预处理的效果最好。     

不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

水稻秸秆联合剩余污泥共发酵产酸效能探究

[目的]研究稻秆与剩余污泥厌氧发酵产酸性能。[方法]在总固体浓度为20 g/L条件下,用一定比例的稻秆代替部分剩余污泥,构建共发酵产酸系统,探讨其有机物组分变化及其产酸特性。[结果]稻秆的投加能够促进多糖和蛋白溶出,提高SCOD含量,在发酵进行到第4天时,10%预处理稻秆处理和10%稻秆处理发酵体系中SCOD达到最高,分别为3 440和2 810 mg COD/L,与污泥对照相比,分别升高了72.0%和40.5%。与此同时,在发酵结束时,稻秆的投加虽没有增加VFAs积累量,但其在短期内能够促进VFAs转化,缩短发酵时间,在发酵进行到第6天时,与污泥对照组相比,10%预处理稻秆处理中VFAs积累量提升了70.1%。当VFAs积累量趋于稳定时,乙酸和丙酸占总酸的比例和从大到小依次为10%预处理稻秆处理、10%稻秆处理、污泥对照。[结论]稻秆的投加能够改善污泥厌氧发酵产酸性能,可为农业废物的资源化利用提供一种有效途径。