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。     

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。     

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.     

黄贮玉米秸秆厌氧发酵产沼气试验研究

为探索生物预处理对秸秆发酵产沼气的影响,以玉米秸秆为原料,分别添加0. 5‰微生物菌剂、1‰微生物菌剂、5%木薯酒糟和10%木薯酒糟进行黄贮;研究在高温(50℃)半连续发酵条件下,黄贮秸秆厌氧发酵产沼气特征。结果表明在发酵系统总固体(TS) 8%条件下,黄贮过程中添加微生物菌剂或木薯酒糟均能显著地提高产气率;添加10%木薯酒糟的产气率高于添加1%的微生物菌剂,且甲烷含量达到最高。在秸秆沼气生产中,可通过微生物菌剂或木薯酒糟的添加改善秸秆预处理效果,提高生产效益。     

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%.     

水葫芦厌氧发酵产气规律

对水葫芦厌氧发酵产气规律进行了研究，对比了不同的温度、接种率、破碎程度对水葫芦厌氧发酵产气的影响。35℃与55℃相同接种比例条件下，55℃条件下产气量更大，产气速度明显加快，但系统酸化阶段没有明显缩短；接种率为1：1左右有利于反应的进行；另外，样品破碎程度对发酵速率也有影响。     

接种物对香蕉皮厌氧消化的影响

以香蕉皮为发酵原料,在平均室温21.7℃条件下,研究了接种物对香蕉皮厌氧发酵产气特性的影响。结果表明,驯化菌种试验组较普通菌种试验组显现出了明显的优势,总产气量高出53.7%。两试验组发酵的产气品质一直较好,11天后沼气中甲烷含量维持在65%左右。结果还表明菌种经驯化后,产沼气的潜力会大大提高。     

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.     

温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响

为了研究温度对高浓度恒温厌氧发酵产沼气成分的影响,在4个11.5L的发酵罐中并行批次实验研究19、30、37、52℃下总固体量(TS)为15%时鲜牛粪的恒温厌氧发酵过程,用沼气分析仪实时测量沼气成分.实验结果表明:37℃时厌氧发酵的产气量和产甲烷量最大,累积产气量为232L,累计甲烷产量为116.1L;比30、52℃下分别多产18.2、15.6L甲烷;52、37、30℃下厌氧发酵甲烷的平均体积分数分别为46.6%、46.5%和43.6%.     

鸡粪废水生物厌氧发酵产沼气的试验研究

本文采用UBF,AF和CSTR等三种不同的生物厌氧发酵装置对集约化养殖场的鸡粪废水进行了厌氧发酵产沼气的试验研究。研究表明,UBF和CSTR在稳定运行期的产气情况较好。沼气中甲烷含量随发酵进程而增长,各装置的气体甲烷含量均可超过65%,说明各试验装置运行良好,产气正常。三种厌氧发酵装置对鸡粪废水中CODcr的去除率较高,均可达到85%以上。     

褐铁矿强化污泥厌氧发酵及经济分析

污泥厌氧发酵具有污染小,并且能获得能源物质的优势。然而污泥厌氧发酵效率低。探究了褐铁矿强化污泥厌氧发酵产甲烷的影响。结果表明褐铁矿存在能够提高污泥厌氧发酵产甲烷率;当褐铁矿含量由0增加至4%时,甲烷产量由101. 8 m L/g增加至128. 9 m L/g。褐铁矿能够促进污泥厌氧发酵水解过程;并且褐铁矿含量越高,溶解性COD的最大值越高。此外,褐铁矿促进污泥厌氧发酵过程短链脂肪酸(SCFA)的积累;当褐铁矿的含量为3%时,SCFA的最大积累量为4 025 mg/L,显著高于空白对照组。褐铁矿存在促进乙酸的积累;当褐铁矿含量由1%增加至4%时,乙酸含量由35%增加至42%。p H为7有利于褐铁矿强化污泥厌氧发酵;而碱性环境抑制甲烷产生。经济分析表明褐铁矿的最佳剂量为3%,总节约费用为329. 2元/t。     

酸木瓜籽产沼气潜力的实验探究

以污水处理厂活性污泥为接种物,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料,按一定比例配制成浓度为6%的发酵液在30℃进行批量发酵,测定原料发酵前后的总固体（TS）含量、挥发性固体（VS）含量、pH值和日产气量.结果表明,以提油后的酸木瓜籽为发酵原料发酵,第1天即开始产气,且产气量达到310mL,但甲烷含量低,不能燃烧,第2~6天出现酸化现象,停止产气,随后体系恢复正常连续产气至结束,发酵至第20天的产气量占总产气量的81%左右.酸木瓜籽的TS利用率为27.26%,VS利用率为19.2%,其产气潜力为178g/mL（TS）和185g/mL（VS）.     

污泥-生活垃圾混合填埋体降解产气过程

通过室内实验研究了不同污泥添加量条件下污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程,并建立了污泥-生活垃圾降解产气过程的动力学模型。研究结果表明,污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程分为三个阶段,即调整阶段、加速阶段和衰减阶段;随着污泥添加量的增加,累计产气量逐渐增大,但是当污泥添加量超过30%后,累计产气量逐渐减少;添加污泥后,产气过程的产甲烷阶段明显提前,并且降解产气中CH₄体积分数提高,缩短了填埋场达到稳定所需的时间;但是污泥对混合填埋体的降解速率的促进作用存在一定的范围,本实验中,污泥添加量为30%的混合填埋体的降解速率最快。     

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%。     

降解对苯二甲酸厌氧微生物群快速驯化与富集技术

以TA为唯一碳源，在反硝化条件下对取自甲烷发酵反应器中的厌氧污泥进行驯化，最初的3周内，保持反应器中KNO3的浓度在5．0g／L，第四周降到3．0g／L，第五周降到0．4g／L，第六周起不添加KNO3再经过5周时间驯化．经过约90天的驯化，原存在于种污泥中的发酵性细菌几乎全部消亡，新的培养物中取而代之的是TA还原和开环菌．MPN计数和滚管计数进一步证实了上述结果．     

脱水污泥高温两相与单相厌氧消化工艺比较研究

采用课题组自主研发的自动控温间歇搅拌高含固厌氧消化反应器,针对合肥市十五里河污水处理厂的脱水污泥(稀释至含固率10%)进行了超高温(70℃)酸化-高温(55℃)甲烷化和高温(55℃)酸化-高温(55℃)甲烷化两相与高温(55℃)单相厌氧消化系统性能的比较研究。结果表明,在污泥停留时间为两相产酸相4 d、产甲烷相16 d,单相20 d的条件下,超高温-高温和高温-高温两相的VS降解率分别为40.5%和40.2%,高温单相则只有34.9%。在总停留时间相等的条件下,两相消厌氧化系统的VS降解率、甲烷产率均比高温单相厌氧消化系统高,而出泥VFA含量小于高温单相厌氧消化系统。总体来说,两相厌氧消化系统运行更为稳定,效果更好,并且有较高的H2可供利用为清洁能源,但较高的H2S含量则须控制。     

牛粪高温厌氧发酵过程中的流变特性及产气规律

为研究厌氧发酵过程中高浓度发酵原料流变特性的变化,使用HYND-50振动式在线黏度计测量初始总固体质量分数分别为8％和15％时牛粪高温厌氧发酵产沼气过程的流变特性,研究温度和厌氧消化时间对流变特性和产气规律的影响.结果表明:在相同升温范围内,初始总固体质量分数越大,牛粪的活化能越大,流动性越差.在厌氧发酵过程中,牛粪的...     

Effects of various pretreatments on biohydrogen production from sewage sludge

The sewage sludge of wastewater treatment plant is a kind of biomass which contains many organics, mainly carbohydrates and proteins. Four pretreatments, acid pretreatment, alkaline pretreatment, thermal pretreatment and ultrasonic pretreatment, were used to enhance biohydrogen production from sewage sludge. The experimental results showed that the four pretreatments could all increase the soluble chemical oxygen demand （SCOD） of sludge and decrease the dry solid （DS） and volatile solid （VS） because the pretreatments could disrupt the floc structure and even the microbial cells of sludge. The results of batch anaerobic fermentation experiments demonstrated that all of the four pretreat- ments could select hydrogen-producing microorganisms from the microflora of sludge and enhance the hydrogen production. The hydrogen yield of the alkaline pretreated sludge at initial pH of 11.5 was the maximal （11.68 mL H2/g VS） and that of the thermal pretreated sludge was the next （8.62 mL H2/g VS）. The result showed that the hydrogen yield of pretreated sludge was correlative with its SCOD. The hydrogen yields of acid pretreated sludge and alkaline pretreated sludge were also influenced by their initial pH. No methane could be detected in the anaerobic fermentation of alkaline pretreated sludge and thermal pretreated sludge, which suggested that these pretreatments could fully inhibit the activity of methanogens. The volatile fatty acids （VFA） production in anaerobic fermentation of alkaline pretreated sludge was the maximum and the next is that of thermal pretreated sludge.