水葫芦厌氧发酵资源化利用方法初探

利用水葫芦与驯化厌氧污泥混合进行厌氧发酵以提高产气效率,实现了水葫芦资源化利用目标。结果表明水葫芦具有良好的生物降解性,是厌氧发酵产气的优质原料。通过实验发现污泥驯化、污泥接种比例、系统p H值是影响水葫芦厌氧发酵产气的重要参数。     

固体碱强化水葫芦发酵产沼气的研究

采用固体碱预处理水葫芦，驯化污泥，并将其添加于水葫芦发酵体系中进行厌氧发酵。考察固体碱对水葫芦微观结构、活性污泥驯化、厌氧发酵产气速率以及甲烷含量的影响。结果表明：发酵初始加入固体碱且添加量为发酵底物的60%时，发酵平均产气速率最高，为16.88mL/(g·d)，此时，甲烷含量也达到最大，为80.06%；与不添加固体碱的发酵体系相比，分别提高了72.77%和64.73%。固体碱不但能驯化污泥，而且能破坏水葫芦的致密纤维结构，同时能调节发酵体系的pH值，防止有机酸对产酸菌的反馈抑制，创造更适宜于产甲烷菌生长的有利环境，提高水葫芦甲烷化的速率和效率。     

湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响

为探索湿热预处理对餐厨垃圾高温干式厌氧消化的影响,在含固率为20％、发酵温度55℃的条件下进行厌氧发酵试验。采用L9（33）正交试验设计,研究湿热预处理的加水率、温度、时间对餐厨垃圾干式厌氧消化产沼气的影响。结果表明：湿热处理后餐厨垃圾的理化性质有明显变化,日产气量、累积产气量以及TS和VS的去除率明显升高。当湿热预处理条件为加水率50％、温度120℃、时间80 min时,SCOD值最高,为101050 mg／L,比未处理时提高了5．6倍。同样,该条件下日产气量出现的两个产气峰值最高,累积产气量也最高,为269．10 ml／gVS,与未处理相比累积产气量提高49．4％。各因素对餐厨垃圾厌氧发酵产气量影响的主次关系为：温度＞时间＞加水率,处理温度和处理时间对产气量有显著性影响,加水率对产气量影响较弱。     

不同温度下芦荟皮厌氧发酵产沼气的实验研究

为获得不同温度条件下芦荟皮厌氧发酵产沼气的潜力和特性,采用全混合批量发酵装置分别在20℃和30℃下对其进行沼气发酵实验。结果表明,在20℃时,芦荟皮发酵净产气量为952mL,TS产气率为349mL/g,VS产气率为423mL/g;在30℃时,净产气量为1 303mL,TS产气率为478mL/g,VS产气率为579mL/g,说明芦荟皮具有较好的产气潜力;30℃条件下芦荟皮的TS产气率为20℃条件下的1.37倍,TS利用率、VS利用率都比20℃条件下的高1倍以上,表明30℃更利于芦荟皮厌氧发酵产沼气。     

酒糟液厌氧发酵的影响因素研究

研究了温度、厌氧污泥接种量对酒糟液厌氧发酵过程中COD、p H值、产气率的影响.结果表明,各实验条件下,酒糟液的p H均呈现向中性的趋势变化;同一温度下,厌氧污泥接种量越高,酒糟液越容易发酵,且发酵越完全;温度对产气率的影响较大,当温度40℃时,产气率较高,且不同接种量条件下的产气率相差较大.在本实验条件下,温度为40℃、V(厌氧污泥)∶V(酒糟液)=4∶6时是酒糟液厌氧发酵的最适宜条件.     

秸秆高温干式厌氧发酵的产气特性研究

试验用作物秸秆与活性污泥混合厌氧发酵制备沼气,研究了活性污泥与麦秸、玉米秸和稻草高温干式发酵的产气规律,加N素调节碳氮比(C/N)及添加生物炭对产气的影响.利用作物秸秆与活性污泥投加量1∶1,厌氧发酵原料总固体(TS)20%,在55℃下厌氧发酵.试验数据表明:1)产气从第5 d产气量开始增加,峰值均出现在第6~9 d,发酵15~25 d产气较为稳定,随后产气量缓慢下降.厌氧发酵7 d时,沼气中甲烷含量均能达到60%左右.按厌氧发酵时长45 d计算,稻草的产气量最大,单位TS累积产气量达到413.7 mL·g~(-1);玉米秸和麦秸的单位TS累积产气量分别为365.2 mL·g~(-1)、345.2 mL·g~(-1).2)调节发酵液的C/N至30∶1,可有效缩短沼气启动时间1~2 d;在沼气发酵微生物活性较低时,表现最为明显,可缩短沼气启动时间≥3 d且累积产气量最高可提高44.9%.3)在厌氧发酵液中添加4%(按发酵秸秆干基计算)的生物炭,并调节发酵液的C/N至30∶1,对麦秸厌氧发酵产气而言,累积产气量可提高38.5%,玉米秸和稻草的累积产气量分别提高6.2%和8.0%.     

固体碱强化水葫芦发酵产沼气的研究

采用固体碱预处理水葫芦,驯化污泥,并将其添加于水葫芦发酵体系中进行厌氧发酵。考察固体碱对水葫芦微观结构、活性污泥驯化、厌氧发酵产气速率以及甲烷含量的影响。结果表明:发酵初始加入固体碱且添加量为发酵底物的60%时,发酵平均产气速率最高,为16.88 mL/(g·d),此时,甲烷含量也达到最大,为80.06%;与不添加固体碱的发酵体系相比,分别提高了72.77%和64.73%。固体碱不但能驯化污泥,而且能破坏水葫芦的致密纤维结构,同时能调节发酵体系的pH值,防止有机酸对产酸菌的反馈抑制,创造更适宜于产甲烷菌生长的有利环境,提高水葫芦甲烷化的速率和效率。     

温度、TS对奶牛废物厌氧发酵产气性能影响

为寻找奶牛废物厌氧发酵产气的最佳温度和TS(总固体),本文分别研究了奶牛废物TS为6%、8%和10%的浓度下,温度为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃条件下厌氧发酵过程中的pH变化及产气量。结果表明,随着发酵时间的增长,不同TS值下,温度为30℃、35℃、50℃时,pH值由高变低再升高,当温度为40℃、45℃时,pH值则由高稍有降低,后趋于稳定;在温度一定条件下,不同TS值的奶牛废物随时间的产气趋势基本一致,且随着温度的增高,其达到最佳产气的时间越短。综合考虑产气率和能耗,温度为35℃、TS 8%为牛粪厌氧发酵产气的最佳条件。     

沼气半连续发酵过程中影响产气率因素的研究

用100ml特制发酵瓶，在13～21℃条件下，分别进行加料浓度、加料基质、加料方式及加料时间间隔在沼气半连续发酵过程中对产气率及产气稳定性影响的研究结果表明：产气量随粪浓度的增加而提高，但原料产气率却降低；全部加粪与粪、秸杆比为1：1的产气率相同，二者的产气率均明显高于全部加秸杆的产气率；直接加于玉米秸的产气率高于泡成酸液加入的产气率；填料时间间隔1天，5天，10天，对产气稳定性无影响．     

丙酸预处理提高小麦秸秆厌氧发酵产沼气性能

为了探究丙酸预处理对麦秆厌氧发酵产沼气性能的影响,采用不同浓度的丙酸溶液对麦秆进行系列预处理,在中温(35±1)℃、小麦秸秆和牛粪按1:1配比的条件下进行了厌氧发酵试验.结果显示,经过不同质量百分数的丙酸预处理过后,小麦秸秆的木质纤维结构被明显破坏,显著缩短了发酵的启动时间,并不同程度上提升麦秆厌氧发酵产沼气的性能.其中以7%丙酸预处理试验组的效果最好,利用其对小麦秸秆进行7 d预处理,然后经过30 d的厌氧发酵.总产气量最多,为15 147 m L,日均产气量为432.77 m L/d,在此情况下,p H初期波动之后,基本保持在7.0左右,日产气量和甲烷含量波动最大.综合以上各种因素可以得出7%丙酸预处理是较优的工艺条件.     

Prospects of Anaerobic Digestion Technology in China

As the world’s largest developing country, China must face the problem of managing municipal solid waste, and the challenge of organic waste disposal is even more serious. Considering the characteris- tics of traditional waste disposal technologies and the subsequent secondary pollution, anaerobic digestion has various advantages such as reduction in the land needed for disposal and preservation of environ- mental quality. In light of the energy crisis, this paper focuses on the potential production of biogas from bio- waste through anaerobic digestion processes, the problems incurred by the waste collection system, and the efficiency of the anaerobic digestion process. Use of biogas in a combined heat and power cogeneration system is also discussed. Finally, the advantages of anaerobic digestion technology for the Chinese market are summarized. The anaerobic digestion is suggested to be a promising treating technology for the organic wastes in China.     

污泥超声预处理促进厌氧消化反应试验

利用低频超声技术，对污水厂剩余污泥进行破解处理，研究破解反应对提高厌氧消化反应速率和效率的影响，试验结果表明，与未预处理污泥相比，超声破解能够明显提高污泥厌氧消化的生物气产量和有机物去除率，缩短厌氧消化时间．在5—15min的超声破解时间范围内，破解时间越长，厌氧消化效率提高越大，污泥经超声波预处理后，在生物气产量和有机物去除率维持稳定的条件下，厌氧消化时间可由一般20d缩短到8d．并且发现，经破解的污泥，当厌氧消化时间缩短时，单位污泥的产气率反而呈增加趋势．     

接种量对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

 以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了15％、30％、45％、60％的接种量对泔脚发酵产氢余物中温（36℃）批式厌氧消化的影响。结果表明：泔脚发酵产氢余物的产沼能力随着接种量的增大而增强。结合Gompertz模型拟合结果及理论分析,60%的接种量为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳接种量,其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为：4.37d,388.72mL/g,80.4％。消化结束后,除产沼过程失败的15％接种量以外,厌氧消化余物的pH值在 6.70～7.00之间,这为沼气中甲烷的高体积含量（高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75%）提供了证据。     

兰州市餐厨垃圾资源化利用可行性分析

根据兰州市餐厨垃圾的产量、性质及处理现状,并与国内外餐厨垃圾处理方法进行比较,提出将兰州市餐厨垃圾采用单相、湿式、中温、连续进料厌氧消化工艺进行处理,利用所产生的沼气进行发电,可实现年理论发电量1533万kwh;使用废渣进行堆肥,可年生产有机肥0．42万t．此种处理方法,充分利用了餐厨垃圾中的有用资源,变废为宝,可实现餐厨垃圾的“3R（无害化、减量化、资源化）”处理,具有明显的经济效益和环境效益,为兰州市餐厨垃圾处理提供了科学依据．     

7矿物材料对餐厨垃圾厌氧消化的影响研究

采用中温（35℃）厌氧发酵,研究斜发沸石、膨润土和粉煤灰3种矿物材料对餐厨垃圾厌氧消化过程中的pH、挥发性脂肪酸（VFAs）、产气速率及累积产气量的影响.结果表明：斜发沸石、膨润土和粉煤灰均可以改善餐厨垃圾单相厌氧消化酸抑制的现象并促进产气速率和累积产气量的提高.至30d反应结束,空白组的产气速率峰值和累积产气量分别为600mL·d-1·L-1和3 938mL/L;斜发沸石组、膨润土组和粉煤灰组的日产气速率峰值分别为623mL·d-1·L-1、1 418mL·d-1·L-1和1 227mL·d-1·L-1,分别比空白组的高3.83%、136.33%和104.50%;其累积产气量分别达到5 502mL/L、8 206mL/L和6 988mL/L,分别比空白组的高39.72%、108.37%和77.45%.3种矿物材料对产气速率和累积产气量的促进影响顺序表现为：膨润土〉粉煤灰〉斜发沸石.     

驯化接种对高固体浓度猪粪厌氧发酵的影响

通过接种物驯化,实现了中温条件下（35±1℃）高固体浓度猪粪（TS=15%）厌氧发酵的快速启动,并得到了较高的产气率与产气速率.经过60d厌氧发酵,接种工况的单位VS产气率为320.5～357.3mL.g-1,产甲烷率为237.2～266.2mL.g-1,与未接种的工况相比提高300%以上.使用20%发酵成熟物接种,可在26d的有效发酵时间内完成总产气率的81.30%,有效产气速率为10.76mL.（g.d）-1.其TS,VS与TCOD的降低率分别为40.2%,52.6%和44.9%.增加接种量与延长接种物驯化时间可以缩短有效发酵时间与提高有效产气速率,但对产气率无显著影响.     

芭蕉叶沼气发酵潜力研究

沼气发酵是一项具有潜力的开发新能源的技术,在化石能源需缺的今天,研究沼气发酵技术是十分必要的.为了探究芭蕉叶厌氧消化产沼气的潜力,让废弃芭蕉叶得到充分的利用,响应国家的号召,推进乡村废弃物的资源化利用,寻找一种新型沼气发酵原料.特以芭蕉叶为原料,采用批量发酵工艺,在30℃恒温条件下进行芭蕉叶沼气发酵实验,发酵周期为32 d.结果表明芭蕉叶的产气潜力为428 mL/g·TS和563 mL/g·VS,是一种较好的纤维素类沼气发酵原料.     

蔬菜废物两步批式厌氧消化产气实验研究

采用两步批式的厌氧消化方式，先将蔬菜废物加水在反应器中酸化处理若干天，达到稳定后再将酸液分离出来，在厌氧消化体系稳定运行之后再将酸液分次加入反应器中，实现了易酸化废物单相厌氧消化系统的稳定运行。油菜和油麦菜在60和80g/L有机负荷率下的单位体积日平均产气量分别提高至0.24、0.23、0.21和0.28L/(d·L)。其中以油菜的厌氧消化性能提高最为显著，厌氧消化体系运行时间由常规批式的10d左右延长到了58d，在60和80.g/L的有机负荷率下的总产气量分别达到了20.86和20.42L，约为对照的9倍；单位总固体产气量也由23.1mL/g上升至231.7和226.8mL/g；最高甲烷体积分数达70.7%和83.9%。     

国内外厌氧消化模型研究进展

 厌氧生物法是一种适用于处理高浓度有机废水的高效低能耗的处理工艺,厌氧消化模型是表述兼性细菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水的过程模型。它是一个具有分解和水解、产酸、产乙酸和产甲烷等过程的复杂的结构化模型。本文主要介绍了国内外污泥厌氧消化模型的研究现状及其进展,模型包括厌氧消化1号模型(ADM1)、好氧活性污泥-厌氧消化模型(ASM1-ADM1)、单相中温-厌氧消化模型(SPMT-ADM1)、单相高温-厌氧消化模型(SPHT-ADM1)、两相-厌氧消化模型(TP-ADM1)、厌氧消化-活性污泥复合模型(ADM1-ASMs)、硫酸盐还原-厌氧消化模型(SR-ADM1)、硝酸盐还原-厌氧消化模型(NR-ADM1)、产气-厌氧消化模型(GPAE-ADM1)、沉淀池-厌氧消化模型(ST-ADM1)和抑制因子-厌氧消化模型(IK-ADM1)。对这些模型进行了综述,根据目前存在的不足对今后的研究方向提出了建议。