干秸秆、鲜豆秆混合厌氧发酵条件优化设计

以鲜豆秆和风干稻秸作为发酵原料,在前期单因素实验基础上,采用3因素5水平二次回归正交旋转组合设计,以累计沼气产量作为响应值,探讨温度、干鲜比(鲜豆秆与风干稻秸干物质的质量比)、接种物质量分数3因素对沼气产量的影响,并建立数学模型,进行模型拟合,确定最佳条件.结果表明:二次项模型拟合效果最佳,3因素对干鲜秸秆混合厌氧发酵产气量影响的大小依次为接种物质量分数、温度、干鲜比.最佳工艺条件为温度28.97℃,干鲜比2.23∶1,接种物质量分数30.11%,预测TS产气率279.789 L/kg.模型预测值与验证实验值之间相对偏差为0.23%(F0.01),差异不显著,该多元回归模型拟合较好,为提高干鲜秸秆混合厌氧发酵产气效率提供理论参考.     

轻质稻秸保温材料高频热压工艺

以稻秸为原料,采用高频热压法制备轻质稻秸保温材料,研究了高频热压工艺条件(包括高频热压时间、稻秸单元含水率和施胶量)对保温材料性能的影响。结果表明:高频热压时间240 s、稻秸单元含水率14%、施胶量8%时制得的保温材料,其力学性能均能满足欧洲EN相关标准的要求,且导热系数仅0.051～0.053 W/(m·K),可以有效代替常规保温材料,更兼具价格低廉、质轻、无毒、无害、无环境污染等优势。     

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%。     

综合加权评分法优化麦糟不溶性膳食纤维分离工艺

优化化学法制备麦糟不溶性膳食纤维的碱溶工艺条件.通过单因素和正交试验,考察NaOH浓度、碱溶温度和碱溶时间对不溶性膳食纤维得率和不溶性膳食纤维中杂质含量的影响,分析因素的主次顺序和显著性,优化工艺条件.结果表明,在NaOH浓度0.375 moL/L,碱溶温度60℃,碱溶时间70 min条件下,制备得到麦糟不溶性膳食纤维的质量较高,验证试验不溶性膳食纤维得率为35.36%,不溶性膳食纤维中蛋白质质量分数为4.96%,综合评分为75.48,与正交试验结果75.57相差0.12%,结果可行.     

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.     

氨气冷等离子体预处理聚磷酸铵对稻秸/HDPE复合材料性能的影响

为提升聚磷酸铵(ammonium polyphosphate, APP)在稻秸/HDPE(高密度聚乙烯)复合材料中的相容性,采用氨气冷等离子体对APP进行预处理,研究处理功率(100、200、300 W)和处理时间(1、2、3 min)对稻秸/HDPE复合材料阻燃性能和力学性能的影响。极限氧指数(limited oxygen index, LOI)测试结果表明,APP经过氨气冷等离子体预处理后,稻秸/HDPE复合材料的LOI均高于未处理试样; 当处理功率100 W、处理时间3 min时,LOI达到最大,为30.5%,较未处理时增加了10.9%。力学性能测试与双因素方差分析表明,氨气冷等离子体预处理APP对稻秸/HDPE复合材料的拉伸性能和冲击性能影响不显著,处理功率对稻秸/HDPE复合材料的弯曲强度影响显著。     

大豆废水厌氧发酵产甲烷工艺条件优化

为了在大豆废水的降解过程中充分提高甲烷产量,设计L₉(3⁴)正交试验,研究微量元素、发酵温度、有机负荷和污泥浓度对大豆废水厌氧发酵产甲烷量的影响,确定各影响因素的主次顺序,并根据正交试验结果进行工艺条件优化研究。实验结果表明:对甲烷产量影响最大的因素是有机负荷,其次是微量元素、污泥浓度,发酵温度影响最小。优化的工艺条件组合为:Co 1mg/L,发酵温度45℃,有机负荷1.52kg COD/(m³·d),接种污泥浓度30.00g VSS/L,在此条件下累积甲烷产量最大为970mL,比未优化组合提高15.10%,累积甲烷产率达344.49mL/(g SCOD),甲烷含量最大为84.12%,SCOD的去除率达到84.00%。     

稻秸与蓝藻混合厌氧发酵产沼气试验研究

分别以单一稻秸和稻秸中添加蓝藻为底料,控制发酵温度35±1℃进行厌氧发酵产沼气的对比试验.结果表明:稻秸和蓝藻相混合是良好的沼气发酵原料,其产气速度、产量明显高于单一稻秸为底料的处理.实验B组稻秸和蓝藻1:1混合厌氧发酵的两次产气高峰期都集中在发酵的前16d,而实验A组单一稻秸处理只有发酵第7d的一次产气高峰;前者的TS单日最高产气量、平均日产气量、累积产气量、TS产气潜力和甲烷含量分别为20.21ml.g-1、541.97ml、38480ml、456.09ml.g-1和76.88%,都明显高于后者的4.57ml.g-1、347ml、6940ml、42.03ml.g-1和42.33%的各项指标;并且实验B组的料液TS降解率52.54%远高于实验A组的5.52%;在整个发酵过程中,各组pH保持在6.5-7.2的范围内.     

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。     

改性生物质玉米淀粉压制稻秸秆人造板的研究

采用玉米淀粉为主要原料的改性水性高分子异氰酸酯胶黏剂压制15 mm稻秸秆人造板,并对影响板材性能的因素进行分析.经预试验表明,压制稻秸人造板较理想工艺为:板材密度0.7g/cm3、热压温度160℃、热压时间15 min、热压单位压力3.5 MPa.结果表明:在质量分数1%的醋酸喷洒秸秆表面,秸秆与木刨花按质量比85:15混合,羧基改性丁苯与聚乙烯醇质量比为70:30,主剂施胶量为25%,异氰酸酯质量分数为3%条件下,所压制的稻秸秆人造板的各项理化性能均能达到GB/T4897.3-2003的标准.     

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。     

娄彻氏链霉菌发酵改善水稻秸秆加工性能的研究

【目的】应用正交试验,研究了娄彻氏链霉菌发酵对水稻秸秆加工性能的影响。【方法】在30℃、含水率为65%的条件下,探究了发酵时间、接种量、碳氮比3因素对水稻秸秆质量损失率,纤维素、半纤维素和木质素的降解率,以及最大压应力和黏度(加工性能)的影响,并利用SPSS 19.0软件分析了降解条件与水稻秸秆理化性能的相关性。【结果】娄彻氏链霉菌发酵条件对水稻秸秆的降解性与加工性能的影响顺序为:发酵时间碳氮比接种量;通过相关性分析可得,发酵时间与纤维素、半纤维素和木质素的降解率以及质量损失率极显著正相关,与秸秆的最大压应力和黏度显著负相关。发酵的最优条件为:碳氮比为25,接种量为0.8%,发酵时间为20 d。此时水稻秸秆的最大压应力为5.62 MPa,较原秸秆降低了10.74%;黏度为415.8 m Pa"s,较原秸秆提高了29.7%;平衡扭矩则降低了18.2%。微观结构(SEM)显示发酵后水稻秸秆表面粗糙、凹凸不平,内部结构发生了变化。【结论】娄彻氏链霉菌发酵改变了水稻秸秆的物理化学结构,改善了水稻秸秆的加工性能。     

基于不同时间碱液预处理条件下厌氧发酵物料的转化

碱液预处理法操作简便、木质素去除效果显著,是目前较为常用和有效的秸秆预处理方法。本研究以玉米秸秆为原料,采用较低浓度碱液(1.2 %)预处理,分别测量预处理2 d、4 d、6 d、8 d、10 d后的原料中纤维素、半纤维素和木质素的变化水平,选择COD、产甲烷率、产气率等指标对比分析不同预处理时间对于发酵产气率的影响及物料平衡情况,为探求预处理和厌氧发酵过程中物料转化原理、碱液成分分析以及碱液回收利用等研究方向提供参考依据。结果表明,预处理2 d的条件下,破坏木质素纤维结构所析出的半纤维素占比最高为11.93 %,半纤维素得到最大程度解离是高产气率的重要原因之一,同时该条件下COD浓度最高达到17.93 g/L,秸秆损耗率最低,仅占15.24 %。厌氧发酵实验中,预处理2 d后的原料产气率最高为49.43 %,能够满足在高产气率的前提下,实现缩短预处理时间和提高产气效率的双重效果。     

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。     

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。     

可控环境因素对沼气产量的影响

探讨发酵条件对产沼气的影响。以新鲜猪粪为原料,研究pH、接种量、C/N三个因素在三个水平上对厌氧发酵的启动、产气量的影响。不同水平都能启动发酵,以pH=6.5、接种量=29%、C/N=30%启动最快。接种量是启动的关键因素,pH次之。以pH=7.0、接种量=34%、C/N=35%产气量最高。pH是产气量的关键因素,接种量次之。pH与接种量在启动和产沼气中都无显著差异。说明人为可控的三个因素综合影响发酵过程,pH=6.5、接种量=24%—29%加速厌氧发酵启动。随发酵中间产物的形成和产甲烷菌对原料的利用,接种量=29%,pH=6.5—7.0,利于提高沼气产量,且三因素呈同步变化趋势。     

不同尿素添加量对马铃薯薯渣厌氧发酵产物品质的影响研究

以马铃薯淀粉生产过程中产生的废渣为原料,加入米糠降低含水量至72％,再添加普钙、乳酸菌等制成发酵基料,以尿素添加量为试验因素设置不同N素水平5个处理进行厌氧发酵,发酵产物测定粗蛋白、真蛋白质、尿素残余量、酸度、乳酸含量等指标,确定了添加尿素对薯渣发酵产物品质有显著影响,以2．0％～2．5％的尿素添加量品质最佳。     

热处理对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

餐厨垃圾中有机物含量高,以沼渣为产氢菌种来源,利用餐厨垃圾为原料研究厌氧发酵制备氢气,研究通过热处理沼渣对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响。结果表明,餐厨垃圾是理想的厌氧发酵产氢底物,热处理能够有效的抑制耗氢微生物的活性,提高产氢气浓度。未加热处理发酵产气量大,氢气最大浓度为29%;100℃加热处理15 min发酵产氢气最大浓度为38%,产气量大;100℃加热处理30 min发酵产氢气最大浓度为35%,产气量下降。以餐厨垃圾为发酵底物微生物产氢发酵的最佳p H值为5.0~6.0。     

甘蔗渣霉变对厌氧发酵产沼气的影响

为探究霉变对甘蔗渣厌氧发酵产沼气的影响，本研究选取正常的甘蔗渣和霉变的甘蔗渣，对其结构、理化性质、发酵过程参数和物质去除率进行测定。结果表明，霉变的甘蔗渣结构被破坏，且表面存在较多的附着物和微生物。与正常的甘蔗渣相比，霉变的甘蔗渣含水量提高44.6%，可溶性糖含量降低95.4%，总氮含量提高48.6%，木质纤维素含量增加。在厌氧发酵过程中，正常甘蔗渣的溶解性化学需氧量最高值(3 229.0 mg/L)是霉变的甘蔗渣的3.4倍，且正常的甘蔗渣的总挥发酸(Total Volatile Fatty Acids,TVFA)最大值为1 855.8 mg/L，比霉变的甘蔗渣高26.2%。此外，霉变的甘蔗渣总固体(Total Solids，TS)去除率比正常的甘蔗渣减少17.2%，挥发性固体(Volatile Solids，VS)去除率仅为正常甘蔗渣的56.7%，累积沼气产量和甲烷产量比正常的甘蔗渣分别降低60.6%和77.9%。综上，甘蔗渣霉变后结构遭到破坏，可溶性糖含量急剧下降，产沼气潜力大大降低。