餐厨垃圾厌氧发酵制氢残留物连续沼气发酵研究

餐厨垃圾中有机物含量高,利用餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后残留物中含有丰富的低级脂肪酸、醇类等。从接种产甲烷菌和pH调节角度,利用餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后的残留物研究连续沼气发酵,提高餐厨垃圾资源利用率。结果表明,在接种产甲烷菌和调节发酵体系pH7的条件下,餐厨垃圾厌氧发酵制备氢气后的残留物能够连续沼气发酵。接种以新鲜沼渣为产甲烷菌来源的沼气发酵比以厌氧活性污泥为产甲烷菌种来源的沼气发酵产气效果好。     

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%.     

餐厨垃圾厌氧发酵产沼气的初步探究

餐厨垃圾在城市生活垃圾中占很大比重,利用微生物技术对餐厨垃圾进行处理并产生能源物质是当前处理餐厨垃圾的主要趋势。研究利用微生物厌氧发酵处理餐厨垃圾产生沼气。实验确定了利用新鲜牛粪和活性污泥做种源处理餐厨垃圾;初步确定了发酵过程中的主要参数：严格厌氧,发酵温度37℃,餐厨垃圾固形物含量不高于25%,接种量占发酵原料的25%~33%均可,发酵pH维持在7左右,发酵周期为15天,存在两个产气高峰,分别存在于接种后的第4~6天,9~11天。     

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。     

温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

通过批式试验探讨了温度对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响.结果表明:接种厌氧污泥在未经高温驯化(50℃)时直接进行高温厌氧发酵产氢,产氢效果不佳.中温(35℃)驯化1 d后进行产氢实验,与在室温(25℃)条件下所获氢气产率无明显差别.二者氢气的最大体积分数分别是36.8%和37.2%,比氢气产率分别是每克挥发性固体(VS)63.5 ml和每克VS 63.1 ml.但中温条件下体系的反应速率较室温更快,二者根据Gompertz方程得到的产氢速率分别为每克VS15.6 ml·h-1和4.8 ml·h-1,同时反应的停滞时间比室温条件下缩短了9.7 h.对餐厨垃圾产氢前后液相指标(pH,m(VS)/m(总固体,TS),ρ(溶解化学需氧量,SCOD),监测结果表明:酸化过程是反应的限速步骤而非水解过程.因此,建议餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程应控制在中温(35℃)下进行比较合理.     

餐厨垃圾发酵产微生物油脂的原液预处理

为了经济高效地利用餐厨垃圾发酵产微生物油脂,采用杯罐实验对餐厨垃圾原液进行热预处理、酸碱预处理和氧条件预处理,以探求酿酒酵母菌S.cerevisiae发酵产微生物油脂的最佳预处理条件。试验结果表明,餐厨垃圾原液热预处理的最佳温度为60℃,60℃温度下预处理2h后,餐厨垃圾水解液中的还原糖百分数和氨基酸态氮含量达到最大,分别为3.780 4%和0.539 mg/mL;pH值为[2,11]的酸碱预处理中,pH值为8时效果最佳,此条件下还原糖百分数和氨基酸态氮含量分别为3.210 4%和0.889mg/mL;相对于好氧条件,餐厨垃圾原液在兼氧条件下处理24h还原糖百分数和氨基酸态氮含量均较大,其值分别为3.221%和0.56mg/mL。在试验获得的最佳预处理条件下,采用Saccharomyces cerevisiae As2.516作为供试菌株,以预处理后的餐厨垃圾水解液加入量90%(V/V)、搅拌速率150r/min、通气量2.5L/min、发酵周期7d为基础发酵条件,进行1L发酵罐发酵,获得油脂产率为26.86%。     

四种预处理方法对混合菌产氢特性的影响

以木质纤维素水解后的主要单糖D-木糖为底物,研究了酸处理、碱处理、热处理、红外照射处理对取自沼气发酵池的混合菌发酵制氢过程中的产氢量和产氢速率的影响.实验结果表明:四种预处理方法都可以提高产氢量和产氢速率.最佳的热处理条件为100℃,20～50 min.该条件下累计产氢量和最大产氢速率较未处理的混合菌发酵分别提高约30...     

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.     

餐厨垃圾厌氧发酵技术研究进展及应用现状

餐厨垃圾成分复杂,处理难度大,厌氧发酵处理技术被广泛研究与应用.总结我国现运行餐厨垃圾处理工程中的厌氧发酵工艺,分析餐厨垃圾厌氧发酵过程中存在的问题,结合现有文献报道和工程应用,针对发酵系统酸化、产气效率低等问题,对厌氧反应器的选型,以及共消化基质、接种物、pH值、盐度、添加外源物等工艺条件及调控的研究进展进行阐述.本综述为餐厨垃圾处理试验研究、项目工艺工程设计提供参考,同时为工程运行中出现的问题提供解决思路.     

专性厌氧菌发酵罐制氢工艺

采用批式发酵工艺研究了专性厌氧菌P的产氢特性.分别探讨了P菌在小样及发酵罐扩大试验中的生长周期、pH值、葡萄糖浓度以及糖蜜浓度等生态因子对产氢能力的影响.结果表明,P菌是一种高效产氢的菌株,在培养10h后进入对数生长期和高速产氢阶段.当葡萄糖浓度为10 g/L,初始pH为7.0,接种比例为10％时,小样发酵和发酵罐的气体总产量均达到最大值,分别为485 mL和17.4L;在发酵罐中,通过连续补加NaOH溶液使pH恒定在7.0左右,可使每升培养基产氢量达到2.473 L,比小样提高了5％,此时葡萄糖分解率达到95.2％,且氢气的质量分数达到68.73％;利用糖蜜作为发酵底物,具有广阔的经济效益和除废产能的环境效益,当糖蜜底物浓度为35 g/L时的产气能力最佳,发酵罐中最大产气量为22 L.     

废弃烟叶厌氧消化的实验探究

为获得废弃烟叶的厌氧消化规律,实验采用全混合批量发酵模式,在30℃、料液浓度为4.70%及初始pH为7.0的条件下,对废弃烟叶进行了厌氧消化的探索性研究。结果表明,废弃烟叶的厌氧发酵历时20d,总产气量为2345mL,产气主要集中在前8d,达1700mL,但均不能点燃;第9～20d所产的气体能点燃,但仅有645mL.从实验结果得知,废弃烟叶对厌氧微生物有抑制作用,不能单独用来启动沼气发酵。     

农业废弃物厌氧干发酵技术研究进展

中国是农业大国,农业废弃物产生量逐年增加,但资源化利用率较低。厌氧干发酵技术主要用于处理总固形物质含量在20%～40%(质量分数)之间的固态有机物,是农业废弃物资源化利用的有效途径,具有用水量少、容积产气率高等优点。由于较高的含固率,厌氧干发酵技术还存在反应器启动慢、物料搅拌困难、传热传质差等问题。厌氧干发酵装置的创新与工艺参数的优化直接关系到该技术的进一步推广与应用。通过比较典型的序批式和连续式厌氧干发酵反应器的运行特点,分析主要工艺参数对厌氧干发酵运行过程的影响,综述了近年来国内外厌氧干发酵技术的研究和应用现状,提出了当前厌氧干发酵技术存在的不足,并在技术装备和工艺研究方面对该技术未来的发展趋势进行了展望:开发厌氧干发酵装置中关键环节的设计方法;开展沼渣流变特性、微生物动态变化等深层次机理方面的研究。     

混合厌氧微生物产氢研究

文中以河底污泥为混合厌氧微生物的主要来源,以葡萄糖为基质对生物产氢进行了研究。结果发现,最大产氢率为2.1(n(H₂)/n(葡萄糖)),最适产氢pH值为5.5,最合适葡萄糖质量浓度为5～30g/L,最适合底物为葡萄糖、木糖和可溶性淀粉。产出气体经质量分数为5%的氢氧化钠溶液吸收后,测得氢气的体积分数达到了97%,在产出气中并未检测到甲烷的存在。并且确定发酵类型以“丁酸型”为主。     

低温沼气发酵促进剂的研究

通过低温野生菌群和低温厌氧颗粒污泥菌群筛选,及其后续的互补复合优化,选育出了低温沼气发酵功能菌群。沼气发酵实验结果表明,该菌群采用后最高日产气量均明显高于单独采用野生菌群和厌氧颗粒污泥菌群,具有显著改善低温沼气发酵性能。以此为基础研制的低温沼气发酵促进剂,在13℃下可使产气率平均提高46.6%,10℃下产气率平均提高41.1%。沼气池试验中,低温沼气发酵促进剂可显著提高沼气的甲烷含量,可使甲烷含量平均提高24%。     

餐厨垃圾理化性质及其厌氧发酵产气潜力分析

以某学校餐厨垃圾为原料,分别从物理组成、含水率、挥发性固体含量以及营养元素等方面对餐厨垃圾的理化性质进行分析,并进一步对餐厨垃圾及其组分进行厌氧发酵产沼气能力研究。研究结果表明,餐厨垃圾以米饭为主,具有高含水率和高有机物含量的特性,且营养组成完全满足厌氧发酵工艺的要求。混合餐厨垃圾、米饭、蔬菜和肉类的沼气产率分别为:508.3,478.2,433.3和206.8 mL/g(按挥发性固体计),混合餐厨垃圾的沼气产率比米饭、蔬菜、肉类分别高6.3%,17.3%和145.8%,各组分间营养物质的良性互补可能是导致混合餐厨垃圾产量更高的原因。     

活性污泥以木糖为碳源产氢发酵的工艺条件

木质纤维素是农作物秸秆的主要组成部分,木糖是木质纤维素水解后的重要单糖之一。本文以木糖为碳源研究了木糖浓度、接种量、发酵温度、和培养基的初始pH值对厌氧污泥发酵产氢量、产氢速率及木糖产氢效率的影响。研究结果表明,木糖浓度、接种量、发酵温度、初始pH值是影响活性污泥发酵产氢的4个重要因素。厌氧污泥发酵产氢的最适木糖浓度为3g／L,最适接种量为25％（体积百分比）,最适初始pH值为7—8,最适温度为35℃。     

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。     

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。