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秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流技术研究

农业环境科学学报 2009年第6期28卷 1273-1278页

作者：徐霄叶小梅常志州钟盛华钱玉婷吴军伟江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 江西农业大学理学院江西南昌330045

采用室内模拟试验方法,研究了秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流量、回流方式对产气量的影响,分析比较了渗滤液的COD、VFA、pH变化以及其与产气率的相互关系。结果表明,在中温、底物浓度(TS)为18%条件下,发酵培养43d,以0、0.2、0.4、0.6、0.8L... 详细信息

采用室内模拟试验方法,研究了秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流量、回流方式对产气量的影响,分析比较了渗滤液的COD、VFA、pH变化以及其与产气率的相互关系。结果表明,在中温、底物浓度(TS)为18%条件下,发酵培养43d,以0、0.2、0.4、0.6、0.8L·d-1的量回流,不同回流量处理间累积产气量差异不显著。底物浓度为20%、发酵84d条件下,每天回流与产气趋势下降后回流以及两相法回流其总产气量较不回流对照分别提高了9.53%、23.13%、12.74%,其中以产气趋势下降后再回流的方式为最优。

关键词：秸秆干式厌氧发酵渗滤液回流产气量

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基于渗滤液回流的干式厌氧发酵研究进展

可再生能源 2016年第11期34卷 1727-1738页

作者：李超周瀛刘刚金徐芙清寇巍钱名宇碧普华瑞环境技术(北京)有限公司北京100012 瑞典王国隆德大学生物技术系斯科讷省隆德市se22362 美国俄亥俄州立大学食品农业和生物技术系俄亥俄州伍斯特市oh44691 辽宁省能源研究所辽宁营口115003 德国罗斯托克大学农业与环境科学学院梅克伦堡州罗斯托克市18059

基于渗滤液回流的干式厌氧发酵技术,为中国沼气事业的高速发展提供了可持续的废弃物处理方法。文章概述了基于渗滤液回流方式的干式厌氧发酵技术的研究进展,对于渗滤液回流的方式、阶段、比例和处理方式进行了比较,探讨了多种渗滤液回... 详细信息

基于渗滤液回流的干式厌氧发酵技术,为中国沼气事业的高速发展提供了可持续的废弃物处理方法。文章概述了基于渗滤液回流方式的干式厌氧发酵技术的研究进展,对于渗滤液回流的方式、阶段、比例和处理方式进行了比较,探讨了多种渗滤液回流干式发酵典型工艺及工程实例,并概述了干式厌氧发酵过程中优势菌群的特征及转变。研发适合处理我国城镇垃圾和有机农业废弃物的干式厌氧发酵工艺及成套化小型设备,开展基于渗滤液回流干发酵技术的试点工作,并在中央地方补贴等政策制定过程中统筹考虑。

关键词：干式厌氧发酵沼气渗滤液回流动力学模型群落结构

渗滤液回流和分层接种对猪粪厌氧干发酵的影响

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江苏农业科学 2019年第14期47卷 300-305页

作者：孔德望宋香育张克强梁军锋高文萱梁雨杜连柱农业农村部环境保护科研监测所天津300191 沈阳农业大学土地与环境学院辽宁沈阳110866

以降低厌氧干发酵过程挥发性有机酸(VFAs)积累、提高产气性能为目的,研究渗滤液回流、分层接种及2种处理组合的工艺措施对猪粪添加蛭石体系中温(37℃)发酵性能的影响.结果表明,渗滤液回流能够降低发酵体系中的VFAs和氨氮质量分数,各组V... 详细信息

以降低厌氧干发酵过程挥发性有机酸(VFAs)积累、提高产气性能为目的,研究渗滤液回流、分层接种及2种处理组合的工艺措施对猪粪添加蛭石体系中温(37℃)发酵性能的影响.结果表明,渗滤液回流能够降低发酵体系中的VFAs和氨氮质量分数,各组VFAs质量分数均低于0.80mg/g,分层接种条件下回流组总VFAs和乙酸质量分数均低于不回流组;氨氮质量分数随时间延长逐渐升高,38d时各处理组质量分数分别为2.72、2.95、2.79mg/g,均低于对照组(3.06mg/g),整个过程中两回流组氨氮质量分数均低于对应不回流组;渗滤液回流组的累积挥发性物质(VS)甲烷产量为212.0mL/g,分别比其他3个处理组高6.1%、8.4%和9.9%,由修正的Gompertz方程预测得到最大累积VS产甲烷量、最大产甲烷速率和达到最大累积VS甲烷产量90%所需的时间(T90)分别为207.7mg/g、14.9mL/(g·d)和19.8d,均优于其他处理组;分层接种与不分层接种的累积VS产甲烷量在前10d差异极显著(P<0.01),在前20d差异显著(P<0.05),末期无显著差异.

关键词：厌氧发酵猪粪渗滤液回流分层接种

渗滤液回流次数对秸秆厌氧干式发酵技术的影响研究

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山东化工 2016年第16期45卷 217-220页

作者：姜岩殷安全蔡超夏晓芳师晓爽青岛水务集团有限公司山东青岛266002 中国海洋大学医药学院山东青岛266071 青岛中科华通能源工程有限公司山东青岛266101 中国科学院青岛生物能源与过程研究所山东青岛266101

通过小试规模实验研究了秸秆厌氧干发酵渗滤液回流次数对产气量的影响,比较了发酵过程中氨氮、p H值、挥发性脂肪酸等理化性质指标的变化。研究结果表明,在中温35℃、接种物与原料的挥发性固体比为0.4:1条件下,发酵57天,回流次数为1、2... 详细信息

通过小试规模实验研究了秸秆厌氧干发酵渗滤液回流次数对产气量的影响,比较了发酵过程中氨氮、p H值、挥发性脂肪酸等理化性质指标的变化。研究结果表明,在中温35℃、接种物与原料的挥发性固体比为0.4:1条件下,发酵57天,回流次数为1、2和4时反应器的产气量显著提升,渗滤液各项理化性质呈现出显著差异。

关键词：秸秆厌氧干发酵渗滤液回流产气量

工艺措施对猪粪秸秆混合厌氧干发酵产气性能的影响

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农业工程学报 2017年第11期33卷 233-239页

作者：宋香育张克强房芳孔德望梁军锋杜连柱农业部环境保护科研监测所天津300191 天津环科源环保科技有限公司天津300191 沈阳农业大学土地与环境学院沈阳110866

为避免挥发性脂肪酸积累、提高产气效率,研究猪粪单独发酵、猪粪秸秆混合发酵、猪粪秸秆混合原料分层接种和猪粪秸秆混合原料渗滤液回流等工艺措施下,中温(37℃)厌氧干发酵(总固体含量为20%)的产酸及产气性能。结果表明:猪粪秸秆混合原... 详细信息

为避免挥发性脂肪酸积累、提高产气效率,研究猪粪单独发酵、猪粪秸秆混合发酵、猪粪秸秆混合原料分层接种和猪粪秸秆混合原料渗滤液回流等工艺措施下,中温(37℃)厌氧干发酵(总固体含量为20%)的产酸及产气性能。结果表明:猪粪秸秆混合原料分层接种厌氧发酵启动快,产气效果最佳,累积挥发性固体含量VS产甲烷量可达139.2mL/g;混合发酵渗滤液回流可有效降低总挥发性脂肪酸(total volatile fatty acids,TVFAs)质量浓度(维持在0.66 mg/g),累积VS产甲烷量比分层接种低16.7%;猪粪秸秆混合发酵与猪粪单独发酵的反应器中TVFAs质量浓度分别达到19.08和19.83 mg/g,前15 d日产甲烷量为0.1 mL/(g·d),基本不产气。通过不同工艺措施对比,获得产气量最高和启动期最快的发酵方式,提高猪粪厌氧干发酵产气效率,为猪粪等高固体含量有机废弃物的资源化处理利用提供参考。

关键词：粪秸秆发酵挥发性脂肪酸渗滤液回流分层接种

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秸秆高固体厌氧发酵中渗滤液淋滤特征研究

秸秆高固体厌氧发酵中渗滤液淋滤特征研究

作者：黑昆仑南京农业大学

学位级别：硕士

厌氧发酵是一种处理处置有机固废物的重要手段,具有清洁环保、处理费用低廉等特点,广泛的应用于处理市政污泥、生活垃圾以及农业固体废弃物等。厌氧发酵依据其原料含固率分为湿式(含固率低于10%)、高固(含固率为10～20%)与固体(含固率大... 详细信息

厌氧发酵是一种处理处置有机固废物的重要手段,具有清洁环保、处理费用低廉等特点,广泛的应用于处理市政污泥、生活垃圾以及农业固体废弃物等。厌氧发酵依据其原料含固率分为湿式(含固率低于10%)、高固(含固率为10～20%)与固体(含固率大于20%)发酵,相比于湿式发酵,高固体发酵具有物料浓度高、前处理简单、发酵原料来源广泛、发酵过程需水少、能耗低、沼液产生量小,沼渣处理简单等优点,成为目前的研究热点。然而高固体发酵因其物料浓度高,传质困难,影响发酵效率甚至导致发酵失败。人们通常采用渗滤液回流的办法来增强传质,但对于在高固发酵条件下,渗滤液实际下渗特征了解甚少,因此,探明高固体发酵中渗滤液在物料中的分布以及渗滤特性,可以更好地采取措施,提高渗滤液回流效率,优化高固体发酵中渗滤液回流技术。本论文以小麦秸秆为原料,在发酵物料浓度14～15%条件下,采用不同体积的特制发酵罐进行厌氧发酵试验,以锂离子作为回流示踪剂,在发酵结束时,进行回流试验,回流结束后,立即冷冻取样,测定样品中残留锂离子、胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)以及挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)含量,利用Sufer软件得到上述三者的等值线图,同时测定发酵后物料层湿容重与物料纤维素、半纤维素以及木质素含量,以期揭示麦秸高固体厌氧发酵中渗滤液对发酵物料的淋滤特征。论文主要包含3部分试验,主要结果如下:1、渗滤液回流在物料纵剖面分布表征。在特制的5 L发酵罐内进行麦秸高固体厌氧发酵试验,设置3个重复。结果表明:3个发酵罐在发酵进程中累积TS产气量分别为282、254、274 mL/g,甲烷含量先增加后保持不变,最终稳定在50%左右。3个发酵罐不同物料层间VFAs含量并没有出现明显的变化趋势,物料层EPS含量均在第1层处最高,该层位于发酵内胆底部,渗滤液淋滤效果差,微生物受到抑制导致。3个发酵罐物料湿容重呈现相似的变化趋势,随着深度的增加,物料层湿容重先增加后降低,并均在物料第2层处最大值。2、物料堆高对渗滤液回流与产沼气影响。本试验基于试验1中的问题,通过分隔板将物料分层表征不同堆高,设置T1(分3层)、T2(分2层)、T3(不分层)3个处理,并采用等值线图来表征3个处理中渗滤液在物料中的分布,结果表明:T1、T2、T3处理在发酵进程中累积TS产气量为270、280、276mL/g,没有显著差异,3个处理甲烷含量的变化均呈现出先增加后基本稳定变化趋势,稳定在50%左右。通过T1、T2、T3处理剖面物料残留锂离子等值线图可以看出,3个处理物料中均存在渗滤液淋滤不充分的区域,且区域面积依次增大,表明堆高的降低有利于渗滤液的均匀分布,并在EPS等值线图中得到印证。T3处理物料层湿容重随物料所在高度的降低呈现出先增加后基本稳定的趋势,稳定在0.6 g/cm3左右。3、中试条件下秸秆高固体发酵中物料理化性状变化与渗滤液淋滤特征。本次试验利用高度200 cm、容积130 L的发酵罐,进行2次相同的厌氧发酵试验(F1、F2),研究麦秸高固体厌氧发酵中渗滤液淋滤特征,同时分析了发酵不同阶段物料中渗滤液下渗速率、物料柱沉降情况以及发酵后不同层次物料纤维素、半纤维素以及木质素含量的变化,结果表明:F1、F2发酵过程在35d内累积TS产气量为293、286mL/g。从F1、F2剖面残留锂离子等值线图与EPS等值线图中可以看出:两个发酵过程同时在剖面底部存在回流不充分的区域,两次发酵过程在发酵过程启动期、产气高峰以及发酵后期三个阶段40 min内渗滤液回收占比分别51.35、90.74、85.85%,51.43、90.76、84.43%,说明物料短流现象发生,并随发酵进程而有所加重。两次发酵过程中物料高度随发酵进程有明显降低,到发酵结束时分别降低了分别下降51.42%、50.72%,各层物料湿容重随物料层次的降低总体上呈现先增加后保持不变的趋势。对比两次重复试验发酵后各层物料木质素含量,同时在第一层物料层含量最低,与物料残留锂离子等值线图以及EPS等值图对应。综上所述:以麦秸为原料,在高固含量厌氧发酵条件下,渗滤液在物料淋滤过程中存在着短流与淋滤不均匀等现象,要改善回流液在传质中效果,还需要进一步开展技术研发工作。

关键词：秸秆高固体厌氧发酵渗滤液回流锂离子淋滤特性

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不同调控措施下猪粪厌氧干发酵特性研究

不同调控措施下猪粪厌氧干发酵特性研究

作者：宋香育中国农业科学院

学位级别：硕士

随着我国生猪产业的不断发展,猪粪的大量排放造成了严重的环境污染。猪粪中含有大量易降解的有机成分,通过厌氧发酵技术,能够高效地转变为甲烷含量高的沼气。目前,厌氧发酵技术包括厌氧湿发酵技术和厌氧干发酵技术,其中,厌氧干发酵技术... 详细信息

随着我国生猪产业的不断发展,猪粪的大量排放造成了严重的环境污染。猪粪中含有大量易降解的有机成分,通过厌氧发酵技术,能够高效地转变为甲烷含量高的沼气。目前,厌氧发酵技术包括厌氧湿发酵技术和厌氧干发酵技术,其中,厌氧干发酵技术与厌氧湿发酵技术相比,不仅具有节约用水、管理方便、冬季耗能低等优点,而且发酵后的原料含水率低,方便处理,基本达到沼液零排放,在全球水资源日益紧缺的条件下,该技术符合资源化利用和节约用水的要求。然而,由于厌氧干发酵的过程非常复杂且含水率低,尤其是以猪粪为底物的发酵方式容易产生严重的酸抑制现象,使发酵启动慢,反应不能正常进行甚至停止。本论文主要通过批式实验,研究中温(37°C)、高固体含量(TS=20%)条件下,猪粪单独发酵、猪粪和秸秆的混合发酵、猪粪与蛭石混合发酵、渗滤液回流和分层接种等5种工艺措施对厌氧干发酵产气效果和有机酸累计影响,并结合氨氮浓度、SCOD的变化规律和发酵周期,筛选优化避免猪粪厌氧干发酵酸抑制、实现快速启动、提高产气效率的工艺措施。主要研究结果如下:1、以猪粪单独发酵为对照组,采取不同的处理方式,实验结果表明:与秸秆混合并分层接种的处理方式能够缩短启动时间和发酵周期,同时获得最大累积VS产甲烷量(139.2 mL CH/g VS,56天);与秸秆混合并采取渗滤液回流处理能够加快传质速率,明显降低有机酸积累,使TVFA的质量浓度维持在0.66 mg/g,但累积VS产气量比分层接种低16.7%;添加蛭石的处理方式有利于降低有机酸积累,获得较高的产气量,但发酵时间长,产气效率低;猪粪单独发酵在前22天基本不产气;以猪粪和秸秆的混合物为底物,并与接种物混合均匀的发酵方式的,总有机酸浓度最高可达到19.08 mg/g,前15天每日VS产甲烷量平均为0.1 mL CH/g VS/d,基本不产气。2、以猪粪、蛭石为底物,优化工艺措施,研究分层接种、渗滤液回流以及两种方式结合的发酵方式。实验结果表明:添加蛭石作为厌氧干发酵辅料,能够增加发酵体系的游离水含量,从而提高发酵体系的传质效率和微生物的生长繁殖速率,有助于发酵的进行;但这三种处理方式均没有明显提升产气量,各处理之间的产气量无显著差别。其中,渗滤液回流的处理方式累积VS产气量最高,为212.0 mL CH/g VS(38天),渗滤液回流与分层接种相结合的处理方式,累积VS产气量最小,为192.9 mL CH/g VS(38天)。发酵过程中,各处理的TVFA的含量均低于1.24mg/g。实验结果还表明,由于添加蛭石使发酵体系的游离水含量升高,干发酵(TS=20%)分层结构难以维持,分层接种未表现出明显的优势,但随着干发酵固体含量的增加,分层接种方式值得尝试。3、分层接种放大发酵实验结果表明:在忽略发酵底物的层间高度以及底物与接种物的接触面积的情况下,分层接种并未获得最好的产气效果,分层接种的累积产气量为126.7 mL CH/g VS(36天),比猪粪单独发酵的累积VS产气量低17.8%,比猪粪和秸秆混合发酵的累积VS产气量低12.6%。

关键词：混合发酵猪粪蛭石渗滤液回流分层接种

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猪粪干式厌氧消化实验研究

猪粪干式厌氧消化实验研究

作者：郑盼云南师范大学

学位级别：硕士

为了探究不同添加剂对猪粪干式厌氧消化的影响和得到猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件,本文以猪粪为发酵原料,研究了不同添加剂、不同添加量、不同发酵浓度、不同发酵温度和不同接种量对猪粪厌氧干发酵的影响,并且利用Design-Expert软件... 详细信息

为了探究不同添加剂对猪粪干式厌氧消化的影响和得到猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件,本文以猪粪为发酵原料,研究了不同添加剂、不同添加量、不同发酵浓度、不同发酵温度和不同接种量对猪粪厌氧干发酵的影响,并且利用Design-Expert软件进行响应面优化实验,分析得出猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件,最后在所得到的最佳工艺条件的基础上探究了渗滤液回流对猪粪干式厌氧消化的影响。结果表明:猪粪厌氧干发酵的VS(挥发性固体含量)产气率较厌氧湿发酵提升了22.10%,而厌氧湿发酵的发酵周期更短;添加活性炭、磁铁粉和灰分实验组的累积产气量较对照组分别提升了28.2%、10.6%和12.4%,三种添加剂均可以缩短猪粪干式厌氧消化的HRT(水力滞留时间);活性炭添加量为发酵体系干物质的1%、5%和9%实验组的VS产气率较对照组分别提升了14.33%、16.93%和8.68%,且活性炭的添加量越多,猪粪干式厌氧消化的HRT就越短;接种量为30%、40%和50%实验组中,30%接种量实验组的产气效果最佳,接种量为30%和50%实验组的VS产气率较接种量为40%实验组分别提升了10.34%和5.85%,且接种量越高,猪粪干式厌氧消化的HRT就越短;发酵浓度为20%、22%和24%实验组中,VS产气率最高的是发酵浓度为24%实验组达到了637 mL·g,而VS产甲烷率最高的则是发酵浓度为20%实验组达到了385 mL·g,且发酵浓度越高,猪粪干式厌氧消化的HRT就越长;在发酵温度为30℃、34℃和38℃三组实验中,发酵温度越高,猪粪厌氧干发酵的产气量就越高,猪粪厌氧干发酵的HRT则越短,而VS产甲烷率最高的则是发酵温度为34℃实验组;通过Design-Expert软件,对发酵温度、接种量和活性炭添加量进行三因素三水平的响应面优化实验,以原料产气率为响应值分析得出最佳的工艺条件为发酵温度为33.6℃,接种量为40.9%,活性炭添加量为6.9%;对猪粪厌氧干发酵进行渗滤液回流可以提升原料产气量和甲烷产量,且提升效果最佳的处理是对渗滤液进行3天/次的回流;猪粪干式厌氧消化的最佳工艺条件为发酵温度34℃,接种量为40%,活性炭的添加量为发酵体系干物质的7%,渗滤液回流次数为3天/次。

关键词：猪粪干式厌氧消化添加剂渗滤液回流

集约化养猪场粪污厌氧固态发酵“近零排放”工艺研究

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