范云[1]2012年在《家畜粪便厌氧发酵制取沼气的影响因素及工艺特性研究》文中研究指明随着我国畜牧业的迅速发展，家畜粪便对生态环境的污染日益严重。如果不能妥善处置家畜粪便，会给大气、水体、土壤带来严重污染，并危及到人类自身健康。另一方面，我国以化石能源为主的能源结构受到了严峻的挑战，迫切需要开发新能源。而厌氧发酵家畜粪便制取沼气，在资源化利用家畜粪便的同时，得到可再生的清洁能源——沼气。本课题的研究内容即为家畜粪便厌氧发酵制取沼气的影响因素及工艺特性的研究。根据文献调研和农场际条件，选择需要考察的厌氧发酵影响因素，并利用序批式实验和模拟半连续实验对影响因素（温度、有机负荷、原料种类）进行考察。设计厌氧折流反应器ABR、上流式厌氧污泥床UASB工艺，启动并调试运行反应器。变化反应器运行条件，考察沼气产率、甲烷含量、乙酸浓度、氨氮浓度等指标，选择最佳的运行条件。本研究主要获得以下的研究成果：（1）与23℃反应温度相比较，35℃更适合家畜粪便为原料的厌氧发酵反应。在35℃条件下，能迅速繁殖出厌氧环境中所需要的不同微生物种群，生物活性较高，能产出甲烷含量较高的沼气。有机负荷为30gCOD/(L·d)时，35℃反应条件下沼气产量（5.8mL_(gas)/mL_(feed)）大于23℃沼气产量（0.9mL_(gas)/mL_(feed)）；（2）猪粪原料厌氧发酵优于牛粪原料。在35℃的序批式实验中，有机负荷为30gCOD/(L·d)条件下，猪粪原料的沼气产量（80mL/d）高于牛粪原料的沼气产量（43mL/d）。（3）一定范围内，有机负荷越高，沼气产率越大。在半连续实验中，有机负荷为30gCOD/(L·d)、20gCOD/(L·d)、10gCOD/(L·d)时，沼气产率分别为80mL/d、69mL/d、30mL/d。（4）有机负荷为52.2gCOD/(L·d)时，UASB反应器沼气产率最高达32.1gCODCH4/(L·d)。ABR反应器在有机负荷6.0gCOD/(L·d)条件下，沼气产率4.03gCODCH4/(L·d)。ABR反应器沼气产率波动较大，没有UASB沼气产率稳定。（5）沼气中甲烷含量不受有机负荷和反应器类型影响。UASB反应器和ABR反应器的沼气甲烷含量均稳定在75%-80%的较高水平。（6）UASB无回流反应器优于带回流反应器。接种颗粒物体积波动，影响反应器内微生物数量，从而影响厌氧发酵反应。UASB无回流反应器中颗粒物体积稳定（120mL-140mL），而ABR反应器(70mL-110mL)和UASB带回流反应器（80mL-130mL）颗粒物体积均有较大浮动波动。（7）UASB在高负荷下COD去除率没有ABR反应器稳定。有机负荷为12.2gCOD/(L·d)时，UASB反应器COD去除率和ABR反应器基本相同（75%）。但是有机负荷增大之后，UASB反应器的COD去除率（40%-50%）低于ABR反应器。
李晨林[2]2002年在《厌氧发酵生物制氢技术的研究》文中进行了进一步梳理本研究使用牲畜粪便堆肥和活性污泥作为天然厌氧微生物来源，经简单处理后，将含碳水化合物的模拟废水转化为清洁能源—氢气，实现了产能和降废的双重目的。 使用修正的Gompertz方程式作为产氢过程的数学模型，利用正交实验设计描述环境因素：反应时间、底物浓度、pH值等对厌氧发酵产氢过程的影响。对于蔗糖模拟废水，实现持续产氢的适宜环境条件为：初始pH值范围为5.4±0.2，底物浓度范围为4.0±0.5g／L。每克蔗糖累积产氢量最高可达146mL，气相中氢气浓度最高可达61％，整个反应过程中没有甲烷生成。对于淀粉模拟废水，实现持续产氢的适宜环境条件为：初始pH值范围为7.0～8.0(对应于反应体系pH=4.5～5.5)，底物浓度范围为4～5g／L。在底物浓度为5g／L，初始pH值为7.5和底物浓度为4g／L，初始pH值为7.0时，分别获得了较好的产氢潜势(166mL／g淀粉，161.4mL／g淀粉)和较高的产氢速率(9.0mL／h，8.5mL／h)。对于麦芽糖模拟废水，实现持续产氢的适宜环境条件为：麦芽糖浓度为10g／L，pH值在4.5～5.5之间，可达到较好的产氢效果。当pH值在5.0时，产氢潜势P达到最大值180mL／g麦芽糖，产氢速率R达到4.0mL／h。对代谢途径的分析实验表明，梭状芽孢杆菌属群(clostridium)在厌氧发酵生物制氢过程中扮演着重要角色，该菌种可从农业堆肥和工业污泥中获得。在上述生物制氢的条件下，含蔗糖和淀粉的模拟废水可同步得到净化处理，模拟废水中COD去除率达40％～60％，最高可达71.4％。 在批式培养反应器中实现生物制氢的基础上，进行约100倍规模的放大实验，设计了30升容积的UASB反应器。以郑州污水处理厂活性污泥为菌种来源，以马铃薯淀粉为底物，浓度10g／L，污泥浓度为10gVSS／L，采用中温厌氧反应条件，已实现持续产氢85天。生物氢气浓度可维持在40～51.00％，经碱液吸收后，最高可达97％。放大实验取得了初步的实验结果。
戴林冲[3]2014年在《高效一体化生物反应器利用农作物秸秆产能研究》文中指出传统能源的储量日益减少,为了寻求可持续发展道路,可再生能源的开发和利用已成为各国的重要任务。生物法厌氧发酵制氢、制甲烷这一可持续化生产道路备受瞩目。如果将此方法推广到工业规模对解决能源问题具有很大的现实意义。秸秆类生物质产能存在糖化预处理困难、底物利用率低和有效容积产气量少等问题,致使秸秆厌氧发酵产能成本高。基于此本文研究农作物秸秆糖化水解方法,运行小试和中试一体化生物反应器(Integration Bioreactor,简称IBR)研究影响厌氧发酵产气因子的变化规律和各影响因子与产气量的关系。选择低廉、高效的农作物秸秆预处理方法是降低厌氧发酵成本的方法之一。进而比较了酸和碱加热预处理方法对小麦秸秆预处理效果的影响。得出最优预处理方法:固液比1:15 (g:ml)、预处理温度25℃、氢氧化钠浓度0.2mol/L、预处理时间24h。提高产气率是降低厌氧发酵成本的另一个有效途径。通过运行小试IBR产能试验,得到最高有效容积产气量1.2 L/(L·d)。在整个运行期,产酸区和产甲烷区的碱度与产气量成正比,产甲烷相的ORP (Oxidation-Reduction Potential,简称ORP)与产气量成反比。运用计算流体力学技术模拟中试IBR产甲烷相污泥流动状态,调节循环流速防止IBR产甲烷相底端出现死区和促进污泥颗粒均匀分布。模拟结果表明,流域内污泥浓度在10～15 g/L范围内较为合适。污泥颗粒浓度越高所需循环流速越大,污泥颗粒沉积越多、不均匀程度越大,污泥颗粒上浮越严重。循环流速7 m/s,出口处无污泥颗粒流出;循环流速11 m/s,出口处污泥颗粒大量流出。运行中试IBR产能试验,验证小试实验得到的数据和规律,进而为工业规模厌氧发酵产能提供运行经验和理论参考。利用糖蜜启动IBR,产甲烷区和产酸区分别在第8天和第15天开始大量产气。产酸相的最大有效容积产气量18 L/(L·d),氢气含量29%、无甲烷。产甲烷相平均有效容积产气量3.0 L/(L-d),对应每克秸秆产气量为132 ml/g,甲烷平均含量65%。产甲烷相适宜pH是6.5～7.5、ORP适宜区间-300～-350 mV。产酸相适宜pH范围是4.0～4.5。为了进一步判断影响因子对气体产量和COD去除率的重要性,将进水COD浓度、pH值和产甲烷区的ORP和碱度作为系统的输入因子,建立输入层神经元数为4、中间隐含层神经元数为6和输出层神经元数为2的3层BP神经网络。结果,预测值和实测值较为接近,两者之间最大偏差9.7%、最小偏差0.1%。并采用分离权值法分析模拟数据,判断出各因子对COD去除率的相对重要性:COD>碱度>ORP>pH;各项因子对气体产量的重要性:COD>碱度>pH>ORP。
雷杨[4]2012年在《木薯酒精废液厌氧发酵菌种的筛选及其发酵试验》文中进行了进一步梳理木薯酒精废液含有大量有机污染物质,其COD和固体悬浮物浓度都很高。本研究以牛粪作为菌种来源,筛选出适合处理木薯酒精废液的厌氧发酵菌,并研究了基质浓度、菌种投加量等生态因子对废液厌氧发酵过程中COD降解以及甲烷产量方面的影响。同时,采用两相厌氧工艺处理木薯酒精废液,并将它的处理效果与之前的单相厌氧发酵对比,旨在为该工艺的工业应用提供数据支持。在实验过程中,不添加外加刺激离子且在中温条件下,最佳发酵效果发生在基质浓度为10倍稀释液浓度、菌种投加量为16.5g/L、氮源投加比例为COD：N=100：2.5的情况下,此时COD在15天内的累积去除率为85.2%,甲烷产量为223.4ml/gCOD去除。外来刺激离子的添加以及高温均对厌氧发酵产生影响：在上述最佳条件下,添加微量元素液,能使COD累积去除率达到92.3%,甲烷产量提高到236.9ml/gCOD去除；碱金属以及碱土金属离子的添加,在COD累积去除率以及甲烷产量上与上述对照组相差不大,但能明显缩短发酵时长；通过另外两组不同设计的实验发现,亚铁离子的添加对COD的降解有一定的阻碍,但甲烷产量能明显提高42.9%；而高温条件下,COD的降解可达91%,甲烷产量高达289.1ml/gCOD去除,相比于对照组有明显优势。以厌氧菌接种产酸相的相分离效果不明显,产酸结束时,VFAs换算成COD后,占此时发酵液总COD的11%～14%；而接种好氧菌时,该比值可高达47.9%。同时,实验还发现：高温产酸效果比中温产酸效果好；产酸过程中糖的降解速率明显快于蛋白质；在产酸过程中,随着VFAs的累积,碱度呈下降趋势,而在产甲烷相中,随着蛋白质等含氮有机物降解释放出氨又会使碱度略有上升。此外,产酸相的末端产物在进入产甲烷之前,仅调节pH值而不调节碱度将会导致后续产甲烷相运行的失败。通过实验结果的对比发现两相厌氧发酵能在与单相厌氧发酵COD降解相差不大的情况下缩短发酵时长,且明显提高甲烷产量。此外,通过对比还发现,两相厌氧污泥比生成量更低,且在污泥COD特性方面与单相厌氧的有差别。
李玉友, 褚春凤, 堆洋平[5]2009年在《厌氧发酵生物制氢微生物及工艺开发的研究进展》文中研究指明厌氧发酵生物制氢在国内外受到了普遍关注,如何确保稳定、持续、高效的产氢率成为生物制氢研究的关键问题所在.本文在查阅国内外大量文献的基础上,重点介绍了产氢发酵微生物、产氢菌种的构建、产氢反应器及厌氧发酵产氢工艺的最新研究状况.同时,就两相循环高温氢/甲烷发酵工艺的进一步发展前景提出了建议.
杜倩[6]2010年在《厌氧发酵系统中消化液循环利用试验研究》文中提出随着畜牧业生产规模的不断扩大,厌氧发酵已成为处理畜禽粪便的首选方式,而厌氧发酵会产生大量的厌氧消化液,这些厌氧消化液如果不加处理向外排放,势必造成二次污染,违背厌氧发酵净化环境的初衷;如果处理使其达到排放标准,势必造成沼气工程建设成本和运行成本的增加。因此,厌氧消化液的处理和排放问题已经成为制约湿法厌氧发酵发展的瓶颈问题。厌氧消化液最经济、有效的方法是在发酵系统中循环利用,然而循环利用会对厌氧发酵系统中挥发酸含量、氨氮含量、COD等指标产生一定的影响,影响可能有利有弊,因此本试验围绕消化液回用的问题展开了一系列研究。本试验以牛粪为原料进行了两方面的研究:在两相厌氧发酵系统中,将产甲烷相排出的消化液经过固液分离以后,用来稀释新鲜牛粪,添加到产酸罐中,选择消化液的不同回用量进行对比试验,试验周期为25 d;将产甲烷相的料液不固液分离直接按进料量的一定的比例回用到产酸相中,改变消化液的回用比例进行试验,试验周期为25 d。研究结果表明:1.固液分离后的消化液回用对牛粪两相厌氧发酵的pH值影响较大,回用量为800 mL时产酸相pH值过高,影响酸化效果;分离后的消化液回用对挥发酸含量影响较大,易发生丙酸积累,回用量越高,丙酸累积现象越明显;消化液回用对消化系统内氨氮影响较大,回用量越高,氨氮浓度越高;在固液分离后的消化液回用试验中,各组总COD去除率分别为62.61%,70.05%,77.49%,可见消化液回用量提高,COD去除率也相应提高;提高消化液回用量对总产气量有较大影响,叁组的总产气量分别为139.5 L、146.82 L、163.27 L,叁组的甲烷平均含量分别为67.49%,69.30%,66.16%,消化液回用量越高,总产气量越高,然而对甲烷含量影响不显着。2.不经过固液分离的消化液的不同回用比例对产酸相及产甲烷相的pH值有一定的影响,但pH值均处于适宜的范围内;消化液不同的回用比例对挥发酸含量影响较大,但对其中的丙酸含量影响不显着;当消化液回用比例为0、20%、25%时,对产酸相的氨氮浓度影响不显着,消化液回用比例为30%的试验组与其它组氨氮浓度有显着的差异,消化液回用比例对产甲烷相的氨氮浓度有一定影响但并不显着;随着消化液回用比例的提高,COD去除效果越好,四组的COD去除率分别为56.12%、72.58%、75.02%、77.89%。随着消化液回用比例的提高,四组试验的总产气量分别为155.35 L、156.82 L、165.48 L、175.27 L,甲烷平均百分含量分别为67.52%、68.94%、71.3%、67.3%,回用比例为25%时甲烷含量较高。3.固液分离后的消化液回用试验中,从整个系统的稳定性来考虑,选择较低的消化液回用量为宜,回用量过高容易造成丙酸及氨氮的积累;在不固液分离的消化液的不同回用比例试验中,20~30%的比例均是合理的,但从甲烷含量来考虑,最佳比例为25%。
胡勇[7]2009年在《四川某制药厂废水的能源化利用与达标排放技术研究》文中进行了进一步梳理四川某制药厂废水是一种含有高浓度有机质的废水,废水中化学需氧量可高达80000～140000mg/L,该制药废水营养成分较为单一,利用厌氧发酵产沼气技术处理四川某制药厂废水时需要添加厌氧微生物生长所需的营养物质。研究四川某制药厂废水厌氧发酵产沼气技术和达标排放技术,得出以下结论:(1)通过营养配方正交试验得出四川某制药厂废水厌氧发酵的最佳营养配方为:每L废水中加入N, P,NiCl2·2H2O,CoCl2·2H2O,FeSO4·7H2O的浓度分别为400mg/L、100 mg/L、10.0 mg/L、5.0 mg/L、100 mg/L,且氮元素是影响最显着的因子。(2)厌氧发酵产沼气工艺室内试验表明,经过47天的调试启动后,稳定运行负荷可达8.0 kgCOD/m3·d,最高容积有机负荷可达14.9 kgCOD/m3·d,水力停留时间为8h较为适宜。发酵过程中丙酸的积累容易导致运行的失败,挥发酸的浓度应控制在1000mg/L以下。(3)在中温条件下,实际沼气工程经过55天的调试后正常启动,容积有机负荷为2.24 kgCOD/m3·d。进水COD为140000 mg/L,每吨废水平均可产沼气76m3,一级厌氧处理后COD去除率为96.97%,经过叁级厌氧后出水COD最低可达656 mg/L,厌氧处理后的废水经好氧处理后COD为80～100 mg/L、氨氮浓度为8～12 mg/L,达到标准排放的要求。(4)沼气工程月平均沼气产量在20000m3以上,每月可节省燃料费用20000多元。(5)生化法难以去除废水中的总磷,用磁分离净化水体技术作为废水的后续处理可使废水中的总磷降为0.28 mg/L,同时废水中的SS降为3～10 mg/L。
倪骏[8]2005年在《城市生活有机垃圾厌氧发酵后的沼液处理》文中提出本文通过实验室研究,对混凝→UASB反应器→SBR反应器工艺处理城市生活有机垃圾厌氧发酵后的沼液进行了研究,具体对混凝,UASB反应器,SBR反应器各个工艺的相对问题进行了探讨,得出如下一些结论: 1.通过采用各种混凝剂对原水进行混凝,找出一种最合适的混凝剂。聚合氯化铝的COD去除率和叁氯化铁最高,而硅酸钠的COD去除率最低。对同种混凝剂来说,去除率随浓度的增加而提高,到达到一个极限时,去除率上升十分缓慢。因此在实际运用时,投加量是混凝的经济参数之一。 2.采用城市生活污水厂二沉池中的剩余污泥作为UASB反应器的培养污泥。在水温35±1℃左右时,采用配水,经逐步培养法,通过控制有机负荷OLR,在50多天的时间里完成UASB反应器中的污泥培养,使其有机负荷OLR高达6.0kgCOD/m~3·d,且COD去除率高达85%左右,较常规启动少用1～4个月的时间。 3.使用原水后,培养好的厌氧污泥经几天的冲击,去除效果明显回升,COD去除率可达80%以上。 4.采用SBR反应器作为UASB的后续处理,污泥来自城市生活污泥厂SBR反应池的活性污泥。经几天的冲击后,去除效果明显,可使废水达到二级排放要求。
陈鸿斌[9]2017年在《米酒酒糟厌氧发酵产沼试验研究》文中认为米酒酒糟属于高浓度有机物废水,若得不到妥善处理,将会严重污染环境。基于上述原因,利用米酒酒糟进行厌氧发酵,不仅可以解决环境污染问题,而且可以产生清洁能源用于工业生产。米酒酒糟厌氧发酵产沼过程中受到很多因素的影响,其中最为关键的因素为系统温度、pH值、进料COD浓度以及氨氮浓度等。反应系统中厌氧微生物活性需要适宜的温度和pH值,而进料中一定的COD浓度和氨氮浓度也是保证发酵能正常进行的前提。本论文通过两阶段试验对米酒酒糟厌氧发酵技术可行性进行了验证,对工艺条件进行了探究,主要研究内容、结论及改进建议总结如下:1.针对米酒酒糟特性和酒厂生产现状,在UASB厌氧反应器和IC厌氧反应器的基础上改造成为新型的TSIC厌氧反应器。首先进行酒糟厌氧发酵产沼气最适条件试验,找出厌氧发酵最适宜的温度、pH值、进料COD和氨氮浓度等条件,验证酒糟厌氧发酵技术的可行性。其次在上述试验基础上进行调试,基于实际工况可行性试验,在试验过程中总结温度、pH值、进料COD和氨氮浓度等条件变化的原因,记录分析出现的问题,找出改进并解决问题的方法。最后进行米酒酒糟厌氧发酵产生的沼气与煤炭作为工业燃料经济效益对比分析。2.通过两阶段试验,验证了米酒酒糟厌氧发酵技术是可行的,试验所得沼气中甲烷含量的最大值为72%,大于标准沼气甲烷含量60%,可以作为燃料进行燃烧。试验最终产物沼气中甲烷产量受温度和pH值影响较大,故需要对进料进行必要的温度和pH值调整处理,并在试验过程中对反应器采取保温措施。通过分析试验表明,COD去除率和甲烷的产量成正比,过高的氨氮浓度会抑制厌氧菌群的活性,适宜的氨氮浓度将十分利于菌群的生长。
参考文献：
[1]. 家畜粪便厌氧发酵制取沼气的影响因素及工艺特性研究[D]. 范云. 哈尔滨工业大学. 2012
[2]. 厌氧发酵生物制氢技术的研究[D]. 李晨林. 郑州大学. 2002
[3]. 高效一体化生物反应器利用农作物秸秆产能研究[D]. 戴林冲. 哈尔滨工程大学. 2014
[4]. 木薯酒精废液厌氧发酵菌种的筛选及其发酵试验[D]. 雷杨. 广西大学. 2012
[5]. 厌氧发酵生物制氢微生物及工艺开发的研究进展[J]. 李玉友, 褚春凤, 堆洋平. 环境科学学报. 2009
[6]. 厌氧发酵系统中消化液循环利用试验研究[D]. 杜倩. 东北农业大学. 2010
[7]. 四川某制药厂废水的能源化利用与达标排放技术研究[D]. 胡勇. 中国农业科学院. 2009
[8]. 城市生活有机垃圾厌氧发酵后的沼液处理[D]. 倪骏. 昆明理工大学. 2005
[9]. 米酒酒糟厌氧发酵产沼试验研究[D]. 陈鸿斌. 广州大学. 2017
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