鸡粪与玉米秸秆混合厌氧干发酵研究

鸡粪中添加一定量的秸秆可以有效解决发酵过程中由于挥发性脂肪酸大量积累,从而导致厌氧消化反应不正常的问题。本次实验意通过研究鸡粪和秸秆不同配比下在干发酵过程中常规参数的变化,计算其产甲烷效率,研究发酵消化系统的理化参数、产气特性等变化情况。研究结果表明：在鸡粪的发酵过程中添加少量秸秆有助于调节C/N,调节微生物的营养结构以及防止氨抑制现象的产生,提高产气效率,10%秸秆添加量为最佳配比。在整个厌氧消化过程中,COD及氨氮浓度未对微生物的生长产生抑制作用,VFAs浓度的变化趋势为先上升后趋于稳定。     

有机垃圾液化厌氧发酵的研究

本研究以水处理的思路将生活垃圾有机质液化后厌氧发酵,使其产气产肥,从而达到垃圾资源化的目的。研究讨论了浆化垃圾的p H对系统启动的影响;微生物的接种率和浆液的含水率及对浆化垃圾厌氧发酵产气的影响;发酵时间对发酵液氨氮浓度的影响。结果表明,浆化垃圾厌氧发酵启动过程p H呈下降趋势;进料3天后,系统p H维持在6左右可保证系统成功启动;适宜的接种率可提高厌氧发酵的速率,接种率为35%的物料产气速率最快;浆液含水率的增加有利于产气量的增大;当含水量达到70%时,单位物料产气量达到最高,为4.4 m L/g;发酵液中氨氮的浓度随发酵时间的增加而增大。     

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。     

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%。     

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%。     

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。     

驱油菌SF67的室内性能评价实验研究

本文从芳6区筛选到了以烃类为唯一碳源、兼性厌氧的驱油微生物菌种。实验结果表明该菌种具有产表面活性剂、产酸、产气活性,且产量均较大。在最适温度和矿化度条件下,菌浓最高可接近107个/ml。能降解饱和烃类为繁殖所需的碳源,明显改善原油物性,使原油粘度、油水界面张力、pH值及含蜡量等明显降低。经该微生物作用后原油的物性会得到改善,有利于采收率的提高。     

生物膜反应器中添加载体的研究进展

概述了生物膜反应器中有关添加载体的研究进展,及载体的性质对厌氧发酵过程中微生物吸附的影响,通过选择产甲烷古菌亲和力高的载体材料来提高产气效果。     

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%。     

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。     

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。     

碱性蛋白酶与烷基糖苷协同促进剩余污泥厌氧发酵产酸

针对剩余污泥厌氧发酵产短链脂肪酸(SCFAs)面临的污泥水解效率低的问题,将碱性蛋白酶(AP)与烷基糖苷(APG)联合用于污泥厌氧发酵产酸中。结果表明,AP与APG在强化污泥厌氧发酵产SCFAs过程中具有协同作用,在9%g AP/g SS和0.20 g APG/g SS的作用下,在厌氧发酵第3 d取得的最大SCFAs产率为214.80 mg COD/gVSS,显著高于两者单独作用时,且以乙酸为主。AP与APG的协同作用提高了污泥增溶与水解效率,改善了污泥发酵液的生物可降解性能,为酸化阶段提供了良好的发酵底物。同时,蛋白酶、α-葡萄糖苷酶、乙酸激酶的活性得到提高。微生物群落结构分析表明,AP与APG的协同作用提高了Firmicutes、Bacteroidetes和Actinobacteriota等水解酸化类微生物的相对丰度,而Proteobacteria和Cloroflexi等消耗SCFAs的微生物的相对丰度显著降低。     

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。     

玉米秸秆生物产氢菌的分离培养及鉴定研究

以牛粪为菌种来源,利用玉米秸秆进行厌氧发酵产氢实验,在产氢效果达160 mL/h,秸秆产氢能力225 mL/g的最佳状态下,从实验中提取发酵菌液进行细菌的分离培养,并对产氢效果最好的R-3菌种进行生理生化试验研究和初步鉴定,确定产氢细菌为Clostridium sp.Fanp2.     

不同物料厌氧共发酵产甲烷特性研究

针对我国农业废弃物种类多、产量大、利用率低及单一物料厌氧发酵产气效率不高且不稳定等问题,本研究选取了典型农业废弃物牛粪、玉米秸秆和城市污水处理厂脱水污泥作为底物,两两混合进行批式厌氧共发酵实验。实验结果表明,不同底物厌氧共发酵较单物料发酵甲烷产量显著提高,底物的混合比例能够明显影响厌氧发酵的产甲烷特性,当脱水污泥与玉米秸秆以3∶1比例(以挥发性固体质量计)混合,脱水污泥与牛粪以1∶2比例混合,牛粪与秸秆以1∶1比例混合时,30天的累计甲烷产量最高,厌氧共发酵产生了协同效应,协同效应指数大于1。厌氧共发酵体系处于稳定状态,缓冲能力增强,溶解性化学需氧量、氨氮处在正常范围,没有发生氨抑制和挥发性脂肪酸的积累。     

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。     

厌氧发酵停滞后主动曝气效果研究

本研究发现发酵体系一般停滞在两个阶段,水解酸化阶段和产甲烷高峰结束之后。对两个停滞期进行主动曝气,可以再次启动厌氧发酵产甲烷,同时提高产气量和发酵基质的降解率。分别讨论了水解酸化阶段主动曝气的效果和产甲烷高峰期后主动曝气的效果。结果表明:对水解酸化阶段停滞期进行主动曝气产气量增加了3066~3826 m L,提高了187%~272%;对产甲烷高峰期后停滞期进行主动曝气,产气量增加了879~1080 m L,提高了13%~16%。发酵停滞前产气效果好的,主动曝气后产气量增幅不显著,发酵停滞前产气效果差的,主动曝气后产气的增量占累积产气量的65%~73%。     

玉米秸秆高浓度厌氧发酵的启动过程特性

高浓度厌氧发酵具有单位体积产气率高、原料处理量大、需水量小、能耗低等优点,同时存在启动难和易酸化的问题。以玉米秸秆为原料,研究秸秆高浓度发酵过程接种物、分批进料结合渗滤液回流对启动的影响。结果表明,分批进料结合渗滤液回流工艺可有效实现高浓度厌氧发酵系统的稳定启动,反应器启动运行22 d,以污泥为接种物的秸秆累积产沼气量为43.54 ml·(g TS)?1,以湿法发酵的沼液为接种物的秸秆累积产沼气量为115.15ml·(g TS)?1。与以厌氧污泥为接种物的发酵系统相比,以湿式发酵沼液为接种物的高浓度厌氧发酵系统秸秆微观结构变化更明显,主要表现为半纤维的溶解;荧光原位杂交技术(FISH)结果也表明两种接种物系统的甲烷菌形态存在明显差异。     

玉米秸秆厌氧发酵制氢菌源的筛选及预处理研究

对联合预处理的秸秆利用微生物转化进行间歇或半间歇的产氢实验,采用牲畜动物粪便及堆肥作为产氢微生物菌种来源,筛选出玉米秸秆产氢的最佳菌源及菌源的最佳预处理方式。实验先后采用牛粪堆肥、新鲜牛粪、干羊粪、猪粪堆肥及牛粪和猪粪的混合堆肥进行产氢实验,实验结果表明在同样条件下以牛粪堆肥为菌源时累积产氢量最大;采用牛粪堆肥菌源进行预处理研究,得到的预处理最佳产氢条件为:菌源浸泡1d后,在0.25%的NaOH溶液中加热煮沸18min,然后再曝气30 min。     

玉米秸秆高浓度厌氧发酵的启动过程特性

高浓度厌氧发酵具有单位体积产气率高、原料处理量大、需水量小、能耗低等优点,同时存在启动难和易酸化的问题。以玉米秸秆为原料,研究秸秆高浓度发酵过程接种物、分批进料结合渗滤液回流对启动的影响。结果表明,分批进料结合渗滤液回流工艺可有效实现高浓度厌氧发酵系统的稳定启动,反应器启动运行22 d,以污泥为接种物的秸秆累积产沼气量为43.54 ml·（g TS）^-1,以湿法发酵的沼液为接种物的秸秆累积产沼气量为115.15 ml·（g TS）^-1。与以厌氧污泥为接种物的发酵系统相比,以湿式发酵沼液为接种物的高浓度厌氧发酵系统秸秆微观结构变化更明显,主要表现为半纤维的溶解;荧光原位杂交技术（FISH）结果也表明两种接种物系统的甲烷菌形态存在明显差异。