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河南农业大学学报 2017年第4期51卷 521-525,546页

作者：陈炳霖徐桂转邹彩虹王昭太徐宇鹏张中礼张元元河南农业大学机电工程学院河南郑州450002 生物质能源河南省协同创新中心河南郑州450002

研究了法国梧桐树落叶在中温(35℃)条件下与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气的特性。固定发酵液C/N为25~30、落叶质量含量为16.7%,落叶:厨余垃圾:牛粪的质量比分别为:1∶2∶3、1∶3∶2,发酵液总固体物(TS)质量分数分别为2%、4%和6%。... 详细信息

研究了法国梧桐树落叶在中温(35℃)条件下与厨余垃圾、牛粪混合厌氧发酵产沼气的特性。固定发酵液C/N为25~30、落叶质量含量为16.7%,落叶:厨余垃圾:牛粪的质量比分别为:1∶2∶3、1∶3∶2,发酵液总固体物(TS)质量分数分别为2%、4%和6%。采用批式发酵,研究了发酵过程中pH值、日产气量和甲烷含量等参数的变化情况,得到了混合底物在不同厌氧消化条件下的产沼气特性。结果表明,落叶:厨余垃圾:牛粪质量比为1∶3∶2,TS为4%时,3种原料混合厌氧发酵效果最好。其甲烷产率达201.8 mL·g^(-1),甲烷平均含量达45.3%,发酵周期为59 d。

关键词：法国梧桐落叶厨余垃圾牛粪混合发酵沼气

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法国梧桐落叶厌氧消化产沼气潜力及动力学研究

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中国沼气 2019年第4期37卷 72-76页

作者：吴健梁文华方楠崔冠慧程辉彩张丽萍河北省科学院生物研究所

文章以法国梧桐落叶为原料,在35℃±2℃的中温条件下进行批式厌氧消化试验,发酵原料VS(挥发性固体)浓度设为2%,运行时间为50 d。结果表明,发酵过程中pH值先下降后上升,最后稳定在7.25左右,VFA呈先上升后下降的趋势,最终低于500 mg·L^-... 详细信息

文章以法国梧桐落叶为原料,在35℃±2℃的中温条件下进行批式厌氧消化试验,发酵原料VS(挥发性固体)浓度设为2%,运行时间为50 d。结果表明,发酵过程中pH值先下降后上升,最后稳定在7.25左右,VFA呈先上升后下降的趋势,最终低于500 mg·L^-1。氨氮含量最高达700.4 mg·L^-1,未出现氨氮抑制,SCOD整体呈现下降趋势,发酵结束时在1000 mg·L^-1以下。法国梧桐落叶TS(总固体)产气率为313.65 mL·g^-1,VS产气率为356.76 mL·g^-1,TS和VS降解率分别为28.36%和33.41%,累积产甲烷量为8628.50 mL,单位原料甲烷产率为148.92 mL·mg^-1。以修正后的Gompertz方程对厌氧消化过程进行动力学拟合,方程相关系数为R 2=0.9965,修正后的Gompertz方程能够真实地表征法国梧桐落叶厌氧消化过程。

关键词：法国梧桐落叶厌氧消化产气潜力动力学

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基于水热预处理及促进剂的生物质厌氧消化过程及效应研究

基于水热预处理及促进剂的生物质厌氧消化过程及效应研究

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作者：张浩南青岛科技大学

学位级别：硕士

2021年10月24日,国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》,提出因地制宜发展生物天然气。我国丰富的生物质资源可作为生产的原料,通过厌氧消化技术,既可以缓解大量生物质所造成的生态环境问题,而且可以产生甲烷等清洁能源,促进社会绿色... 详细信息

2021年10月24日,国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》,提出因地制宜发展生物天然气。我国丰富的生物质资源可作为生产的原料,通过厌氧消化技术,既可以缓解大量生物质所造成的生态环境问题,而且可以产生甲烷等清洁能源,促进社会绿色可持续发展。然而厌氧消化过程中由于生物质复杂且顽固的结构,限制了水解速率,进而影响甲烷产率,使得生物质利用率较低。因此,如何破坏生物质顽固结构,提高水解速率和甲烷产量,开发新型高效的生物质厌氧消化,实现生物质大规模产沼气应用,是当今生物质处理技术的重中之重。基于以上考虑,本研究通过对法国梧桐落叶这种典型生物质进行水热预处理,以及向厌氧消化系统加入生物炭(BC)、零价铁(Fe)、炭载零价铁(BC/Fe)、磷酸铁锂(LiFePO)、炭载磷酸铁锂(BC/LiFePO)等促进剂的方式,对水热预处理和促进剂对生物质厌氧消化影响及作用机理进行一系列研究。主要研究结果如下:(1)利用单因素轮换法探究了水热参数对法国梧桐落叶水热液相产物厌氧消化的影响,并通过能量平衡计算进行参数优选。水热预处理对甲烷的生成起到了积极作用,通过液相产物厌氧消化实验确定的最优水热参数为固液比6%、水热时间2.0 h、水热温度180℃。在最优参数下法国梧桐落叶水热液相产物用于厌氧消化的累计产甲烷量达到132.2 m L/g VS,分别为固液混合相和未水热处理的1.06、1.76倍,能量平衡计算结果为3.251 k J/g,T基本在7天左右,对生物质产业化具有极其重要的实际意义。VFAs、SCOD含量变化表明水热预处理可促进液相产物厌氧消化过程中的降解和增溶,各实验组SCOD降解率均达到80%以上。厌氧消化过程中磷元素利用明显,而氮元素变化规律更多,但VFAs高的实验组氮去除率相对较高。(2)分别向水热液相、固液混合相厌氧消化系统添加一定量的BC、Fe、BC/Fe、LiFePO、BC/LiFePO,以进一步提高甲烷产率,并探究其在厌氧消化过程中的作用机理。促进剂的使用在一定程度上提高了水解速率、缩短了厌氧消化滞后期,促进了甲烷产生。固液混合相厌氧消化实验中,Fe促进作用最优,产甲烷量为空白实验组1.30倍。液相厌氧消化实验中,LiFePO促进作用最优,产甲烷量为空白实验组1.38倍。全流程实验中,LiFePO+液相实验组产甲烷量达到112.8 m L/g VS,分别为Fe+固液混合相实验组和液相实验组的1.29、2.12倍。宏全基因组测序表明促进剂对微生物群落多样性和丰富度的提升作用明显,显著提高了水解酸化菌和产甲烷菌的相对丰度。LiFePO+液相实验组Proteobacteria、Chloroflexi等水解发酵菌群相对丰度达到49.49%;Fe+固液混合相实验组Bac-teroidetes、Firmicutes等酸化菌群相对丰度达到30.45%;LiFePO、Fe实验组Eu-ryarchaeota等产甲烷菌群相对丰度均为3.68%。通过分别提取添加不同促进剂的厌氧消化水解酸化阶段、产甲烷阶段微生物制备电极进行循环伏安、交流阻抗分析,发现Fe对水解酸化菌影响最为明显,LiFePO对产甲烷菌影响最为明显。(3)对法国梧桐落叶水热固相和液相产物进行分析,探究其水热预处理机理。在固相分析中,元素分析发现样品C含量和高位热值逐渐随水热参数优化而提高,提高了固相产物燃料利用等级,SEM、XRD、FTIR分析发现水热预处理可以破坏法国梧桐落叶致密的结构,更利于酶和微生物的接触。在液相分析中,通过探究不同水热参数下SCOD、VFAs、氮和磷的变化,发现水热预处理可以使法国梧桐落叶细胞壁破裂,胞内物质释放,为厌氧消化系统提供部分所需营养元素。

关键词：法国梧桐落叶厌氧消化水热预处理促进剂

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