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外源生物强化下水稻秸秆好氧-厌氧两相发酵产甲烷特性研究
1
作者 何董 罗立娜 +4 位作者 徐名汉 刘莹 丁清华 孙勇 秦楠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期401-409,共9页
采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,... 采用生物强化方法强化水稻秸秆好氧水解过程,并研究绿色木霉及添加量(占总料液质量分数3%、5%、7%和9%)对其发酵特性的影响。好氧水解阶段生物强化时间为24 h,随后在35℃条件下进行厌氧发酵产甲烷潜力测试试验。结果表明,与对照组相比,添加绿色木霉进行生物强化各组的木质纤维素降解率、挥发性脂肪酸(VFAs)产量及产气率均有不同程度的提高,VFAs均以乙酸为主。利用Modified Gompertz对累积产甲烷量进行拟合,拟合结果较好,绿色木霉添加量为3%、5%、7%、9%的各预处理试验组累积产甲烷量分别为198.28、211.351、228.44、234.78 mL/g,比CK对照组产甲烷量分别提高18.89%、26.72%、36.96%、40.76%,添加7%绿色木霉组的综合效果最好,在此条件下半纤维素、纤维素、木质素降解率分别为36.86%、31.57%、7.43%,甲烷产量较CK组提高36.96%。好氧水解过程中优势菌群为厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)等,其中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度随水解时间的延长而减少,绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度增加,表明添加菌剂能够改变菌群结构,促进好氧水解反应的进行。 展开更多
关键词 水稻秸秆 厌氧发酵 好氧水解 生物强化 绿色木霉 产甲烷特性
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进料浓度对猪粪混合稻秆厌氧产甲烷特性的影响 被引量：9
2
作者 桂伦 陈莎莎 +3 位作者 黄振侠 吁安 姚健 陈柳萌 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期305-316,共12页
为研究猪粪(Pig manure,PM)与稻秆(Rice straw,RS)的组配比例与进料的固形物(Total solid,TS)浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体(Volatile solids,VS)配比(PM/RS=1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1... 为研究猪粪(Pig manure,PM)与稻秆(Rice straw,RS)的组配比例与进料的固形物(Total solid,TS)浓度对中温条件下厌氧产甲烷特性的影响,通过批次厌氧发酵试验摸清不同挥发性固体(Volatile solids,VS)配比(PM/RS=1∶0、4∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶4、0∶1)下的原料产甲烷规律,并选择VS配比(均以PM/RS计)为1∶1、4∶1的混合原料开展进料浓度(TS分别为4.6%、7.1%、9.6%、12.1%)梯度提升的连续厌氧发酵试验。结果表明:批次发酵试验中VS配比为4∶1时产甲烷性能表现最好,产甲烷潜力(P值)、反应动力常数(k)、最大产甲烷速率(Rm)及甲烷产率达到峰值时间(t_(max))分别为380.3 mL·g^(-1)VS、0.098 d^(-1)、37.2 mL·g^(-1)VS·d^(-1)、4.4 d。连续发酵试验中,在水力停留时间为30 d、VS配比为4∶1时连续产甲烷性能更优,甲烷产率、产甲烷潜力转化率和容积产甲烷率分别达到354.8 mL·g^(-1)VS、93.3%、0.88 L·L^(-1)·d^(-1)。但混合物料中猪粪比例越高,发酵系统的氨抑制风险也越高。在进料浓度达到12.1%条件下,VS配比为4∶1时的游离氨浓度是VS配比为1∶1时的1.47倍,达到223.2 mg·L^(-1)。研究表明,猪粪与稻秆混合原料VS配比为4∶1(配比后的C/N=22^23∶1)时,可提高发酵原料转化效率和容积产甲烷率;同时,进料TS浓度低于12.1%(有机负荷率为2.87 g VS·L^(-1)·d^(-1))可降低厌氧发酵中的氨抑制,保证沼气工程稳定运行。 展开更多
关键词 猪粪 稻秆 进料浓度 混合发酵 产甲烷特性
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重金属锌对鸡粪厌氧消化产甲烷特性的影响 被引量：1
3
作者 陈芬 余高 +1 位作者 李筱梅 卜玉山 《中国沼气》 2018年第6期21-25,共5页
为了探讨重金属Zn对厌氧消化产甲烷的影响机制,在高温条件下(55℃),研究了添加外源Zn对鸡粪厌氧消化过程产甲烷特性的影响。结果表明:Zn对沼液中的VFA浓度和pH值产生明显的影响。随着鸡粪(风干样)中Zn浓度的增加,累积甲烷产生量呈先升... 为了探讨重金属Zn对厌氧消化产甲烷的影响机制,在高温条件下(55℃),研究了添加外源Zn对鸡粪厌氧消化过程产甲烷特性的影响。结果表明:Zn对沼液中的VFA浓度和pH值产生明显的影响。随着鸡粪(风干样)中Zn浓度的增加,累积甲烷产生量呈先升高再降低的趋势,当鸡粪中Zn≤454.2 mg·kg^(-1)可使日甲烷产生量最大值较早出现,并对厌氧消化有一定的促进作用,当Zn≥554.2 mg·kg^(-1)时可推迟甲烷产生量最大值出现时间,并对厌氧消化产生明显的抑制作用(p≤0.05)。Zn浓度是影响沼液中水解酶活性的重要影响因素之一,当Zn≤454.2 mg·kg^(-1)时,可提高纤维素酶和蔗糖酶活性,当Zn≥554.2 mg·kg^(-1)时,对纤维素酶和蔗糖酶活性产生明显的抑制作用(p≤0.05),但Zn浓度对沼液中脲酶活性的影响不显著,同时,沼液中的纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性与其累积产甲烷量均呈显著正相关(p≤0.05)。表明Zn可能通过影响沼液中的VFA浓度,pH值以及水解酶活性而影响厌氧消化进程和累积甲烷产生量。 展开更多
关键词 锌 鸡粪 厌氧消化 产甲烷特性
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氨氮质量浓度对厌氧发酵产甲烷特性及产甲烷菌群落的影响 被引量：1
4
作者 朱教宁 高莉 +4 位作者 张静璇 李永平 汤昀 史向远 王秀红 《北方农业学报》 2023年第2期91-100,共10页
【目的】研究氨氮质量浓度对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产甲烷特性及产甲烷菌群落的影响。【方法】以鸡粪和玉米秸秆的混合物作为发酵原料,以不添加氮源的处理为对照,通过添加外源氮源设置不同氨氮质量浓度1500、3000、4500、6000 mg/... 【目的】研究氨氮质量浓度对鸡粪和玉米秸秆混合厌氧发酵产甲烷特性及产甲烷菌群落的影响。【方法】以鸡粪和玉米秸秆的混合物作为发酵原料,以不添加氮源的处理为对照,通过添加外源氮源设置不同氨氮质量浓度1500、3000、4500、6000 mg/L中温厌氧发酵试验,测定分析不同处理的产甲烷特性和产甲烷菌群落变化规律。【结果】氨氮质量浓度<3000 mg/L时,对发酵系统无明显抑制作用;氨氮质量浓度≥3000 mg/L时,厌氧消化系统受到明显的抑制,表现为产甲烷高峰期滞后、原料累积产甲烷量下降、游离氨(FAN)含量增加、挥发性脂肪酸(VFAs)积累。氨氮质量浓度为3000、4500、6000 mg/L时,其原料累积产甲烷量分别为119.50、96.60、64.52 mL/gVS,较对照分别降低16.66%、32.67%、55.03%,其中,6000 mg/L的氨氮质量浓度已超过了IC50(半抑制浓度)。当氨氮质量浓度<3000 mg/L时,嗜乙酸型产甲烷菌属甲烷鬃菌属(Methanosaeta)为优势产甲烷菌属;当氨氮质量浓度继续提升至3000 mg/L及以上时,产甲烷菌群发生改变,甲烷鬃菌属的相对丰度逐渐降低,而氨氮耐性较高的氢营养型产甲烷菌属甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷囊菌属(Methaanoculleus)的相对丰度逐渐升高。【结论】鸡粪和玉米秸秆混合发酵系统内的氨氮质量浓度高于1500 mg/L时,对嗜乙酸型产甲烷菌产生了抑制作用,造成发酵原料累积产甲烷量降低,促使优势产甲烷菌群由嗜乙酸型逐渐向氢营养型转变。 展开更多
关键词 氨氮 鸡粪 玉米秸秆 混合厌氧发酵 产甲烷特性 产甲烷菌群落
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混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性及动力学研究 被引量：1
5
作者 张昱 张洪波 +4 位作者 靳松 沈放 程威 张瑜瑜 夏云 《安徽农业大学学报》 CAS CSCD 2023年第1期152-158,共7页
为研究混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性,选取玫瑰(Rosa rugosa),百合(Lilium lancifolium),满天星(Gypsophila paniculata),向日葵(Helianthus annuus)花卉秸秆混合物与驯化过的猪粪、牛粪混合物进行厌氧发酵试验。设置3种不同的总固体(... 为研究混合花卉秸秆厌氧发酵产甲烷特性,选取玫瑰(Rosa rugosa),百合(Lilium lancifolium),满天星(Gypsophila paniculata),向日葵(Helianthus annuus)花卉秸秆混合物与驯化过的猪粪、牛粪混合物进行厌氧发酵试验。设置3种不同的总固体(Totalsolids,TS)浓度(3%、5%和7%)观察厌氧发酵产甲烷特性及系统稳定性。采用3种模型(修正的Gompertz、Cone和Logistic模型)进行厌氧发酵动力学分析。结果表明,TS浓度3%产甲烷量最高,累计产甲烷量258.07 mL·g^(-1)VS。随TS浓度升高(3%~7%),延滞期时间相应延长(19~32 d)。挥发性脂肪酸含量(volatile fatty acids,VFAs)在3种TS浓度中均呈先升高后降低趋势。3种TS浓度化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)平均消解率为60.19%~68.53%。通过动力学分析表明,Cone模型相比修正的Gompertz与Logistic模型,具有较高的拟合优度(R^(2)=0.9923~0.9978),较低偏差程度。研究表明,TS浓度3%为最适宜的发酵浓度。其具有最高的甲烷产量,最短的延滞期,有机酸积累较少。Cone模型为最佳拟合及预测混合花卉秸秆厌氧发酵累计产甲烷量的动力学模型。 展开更多
关键词 混合花卉秸秆 产甲烷特性 动力学模型 TS浓度 延滞期
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有机负荷对ABR处理疫病动物尸骸废水的产酸及产甲烷特性影响 被引量：4
6
作者 刘梦林 李平 +3 位作者 于可可 吴锦华 张小平 贺江 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期3051-3056,共6页
采用厌氧折流板反应器(ABR)处理疫病动物尸骸废水,研究了不同进水有机负荷对其产酸及产甲烷特性的影响。结果表明,进水有机负荷由0.9 g/(L·d)升至8.1 g/(L·d)时,COD最终去除率达87%以上;负荷进一步提高至11.9 g/(L·d)时... 采用厌氧折流板反应器(ABR)处理疫病动物尸骸废水,研究了不同进水有机负荷对其产酸及产甲烷特性的影响。结果表明,进水有机负荷由0.9 g/(L·d)升至8.1 g/(L·d)时,COD最终去除率达87%以上;负荷进一步提高至11.9 g/(L·d)时,各格室中最终VFAs积累总量分别达到4 320、3 420和2 510 mg/L,COD去除率降至61%。反应器内主要产酸类型为乙酸型,其次为丙酸和丁酸,随着负荷的提高,逐渐出现少量异戊酸、戊酸、己酸和异己酸。乙酸平均百分含量随负荷的升高而降低,丙酸和丁酸则反之。当进水负荷为4.6 g/(L·d),3个格室甲烷产率分别达到最大值:0.33、0.32和0.33 L/g。当负荷高于8.1 g/(L·d)时,总VFAs、丙酸和丁酸的积累成为厌氧产甲烷过程的抑制因素。 展开更多
关键词 动物尸骸废水 厌氧折流板反应器 有机负荷 产酸特性 产甲烷特性
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基于碳中和的城市居民厨余垃圾厌氧发酵中添加复合菌剂抑制甲烷特性研究
7
作者 王恒 张洪铭 +1 位作者 张翔 肖雪琳 《环境保护与循环经济》 2024年第11期10-15,58,共7页
在我国“碳达峰碳中和”战略目标下,如何不产生或少产生温室气体,并实现厨余垃圾的资源化循环利用,达到“餐桌—田间—餐桌”的闭合循环,成为低碳处理厨余垃圾的关键。基于厨余垃圾厌氧发酵实验,对比分析有无添加复合菌剂(高活性兼性微... 在我国“碳达峰碳中和”战略目标下,如何不产生或少产生温室气体,并实现厨余垃圾的资源化循环利用,达到“餐桌—田间—餐桌”的闭合循环,成为低碳处理厨余垃圾的关键。基于厨余垃圾厌氧发酵实验,对比分析有无添加复合菌剂(高活性兼性微生物菌群与生物活性酶)的产气能力、气体组分、产气潜力、折合碳减排情况。研究表明:添加菌剂后延滞了厨余垃圾厌氧发酵产CH4的能力,增加了产CO_(2)的能力,对实现碳循环和减排提供了技术支撑;添加菌剂后,产生的气体以CO_(2)为主,相对于CH4可极大减少温室气体排放效应。对比填埋、好氧堆肥分别减排798,177 kg CO_(2)当量;添加复合微生物菌剂可有效提高发酵底物中的腐植酸、黄腐酸相对含量,腐植酸含量约为对照组的3倍,表明该发酵底物具备有效促进植物生长、改善土壤性能的作用;该方法对农业增产、节能降碳有极大助力,按2022年约50%城镇人口所产生的厨余垃圾计,可实现温室气体减排约12.9万t CO_(2)当量,生活垃圾含水率下降大于25%,1 t垃圾发电量增加160~420 kW·h,耕田土壤有机质增加322万t,折合化肥年减用量92.2万t。 展开更多
关键词 厨余垃圾 碳中和 复合菌剂 产甲烷特性
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梯度有机负荷下农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落 被引量：5
8
作者 勒系意 黄运红 +1 位作者 任雨涵 陈柳萌 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期239-247,共9页
为了解梯度负荷对不同C/N农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落的影响,该试验以猪粪、金针菇菌包、稻秆和甘蔗叶等C/N差异较大的废弃物作为原料,通过逐渐提高全混合厌氧反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)的有机负荷率(organi... 为了解梯度负荷对不同C/N农业废弃物厌氧发酵特性及微生物群落的影响,该试验以猪粪、金针菇菌包、稻秆和甘蔗叶等C/N差异较大的废弃物作为原料,通过逐渐提高全混合厌氧反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)的有机负荷率(organic loading rate,OLR),研究物料在4个OLR(1.11、1.67、2.22和2.78 g/(L?d),以可挥发性固体计)下的产甲烷特性和微生物群落结构变化。结果表明:4种物料的日甲烷产量均随OLR递增而增加,但单位物料甲烷产率与微生物菌群结构则因物料C/N差异而表现出不同的变化趋势。其中:猪粪的日甲烷产量最高,细菌和古菌的菌群结构与对照组相比变化不大;多样性指数先增后减,甲烷产率也在OLR达到1.67 g/(L?d)后逐渐下降。金针菇菌包甲烷产率相对稳定,细菌和古菌的多样性指数随OLR递增而增长。稻秆和甘蔗叶同属于碳质量分数高的秸秆类物料,二者的细菌和古菌的菌群结构变化明显;但在OLR达到2.78g/(L?d)时,稻秆受系统酸化(VFA/TIC>0.8)影响,甲烷产率下降明显,细菌和古菌的多样性指数也出现下降;而甘蔗叶则因VFA/TIC<0.8,其甲烷产率在发酵过程中未出现明显下降。此外,不同C/N物料对优势菌的形成存在影响。其中:Methanolobus zinderi为猪粪物料特有的优势古菌;Proteiniphilum acetatigenes,Acetivibrio cellulolyticus为金针菇菌包、甘蔗叶特有的优势细菌;Methanospirillum hungatei为稻秆物料独有的优势古菌。 展开更多
关键词 废弃物 发酵 沼气 C/N 产甲烷特性 菌群结构
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C/N对城镇固体废物厌氧消化产甲烷性能的影响 被引量：2
9
作者 顾斌贤 靳大伟 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期143-147,共5页
为了探究C/N对城镇固体废物(TSW)厌氧消化的影响,建立了半连续流反应器,通过向TSW中添加不同量餐厨垃圾来调节C/N(19. 1、24. 6、31. 2、41. 8)并探究了对应的TSW产甲烷特性。结果表明:当C/N由19. 1提高至24. 6时,甲烷产量由328. 2 mL/... 为了探究C/N对城镇固体废物(TSW)厌氧消化的影响,建立了半连续流反应器,通过向TSW中添加不同量餐厨垃圾来调节C/N(19. 1、24. 6、31. 2、41. 8)并探究了对应的TSW产甲烷特性。结果表明:当C/N由19. 1提高至24. 6时,甲烷产量由328. 2 mL/g增加至374. 6 mL/g,然而进一步提高C/N至41. 8时,甲烷产量下降至253. 9 mL/g。TSW厌氧消化产甲烷的最佳C/N为24. 6,此时日甲烷产量也最大,pH在6. 9～7. 0波动,体系中挥发性脂肪酸(VFA)含量为923～977 mg/L,这主要与产甲烷菌消耗有关。且C/N为24. 6时,厌氧消化过程中体系内的蛋白酶、滤纸酶、CMC酶的活性最强。 展开更多
关键词 城镇固体废物(TSW) C/N 产甲烷特性 VFA
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