梯度提高进料浓度对鸡粪连续中温发酵产甲烷的影响
发布时间：2021-11-27 23:59
通过长期中温甲烷发酵试验,考察了不同进料总固体质量分数（total solid,TS）（5%、7.5%、10%和15%）和有机负荷（organic loading rate,OLR）（2.5、3.75、5和7.5 g/（L·d））下鸡粪中温甲烷发酵效果,采用批次试验测定了各阶段污泥利用乙酸的产甲烷活性。330 d的连续试验显示,TS由5%增至15%,出料氨氮质量浓度由（2 110±370）mg/L增至（6 890±220）mg/L,挥发性脂肪酸由（360±100）mg/L增至（8 800±500）mg/L,TS产甲烷率由（253±9）m L/g降至（173±22）m L/g。长期采用TS10%和15%的进料,氨氮质量浓度分别达到（6 510±300）和（6 890±220）mg/L,TS产甲烷率分别为（203±13）和（173±22）m L/g,比TS5%的降低了20%和32%。批次试验结果表明,氨氮累积导致微生物利用乙酸产甲烷的能力降低,当氨氮质量浓度达到6 500和7 000 mg/L时,乙酸产甲烷活性分别降低59%和98%。鸡粪中温甲烷发酵能够在进料TS为5%和7.5%下稳定运行...
【文章来源】：农业工程学报. 2018,34(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
反应器在不同进料TS条件下的运行情况Fig注：4个阶段进料TS为5%、7.5%、10%和15%，对应OLR为2.5、3.75、5和7.5g·(L·d)
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2018年236降解为氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]报道在鸡粪中温甲烷发酵过程中，氨氮质量浓度超过4800mg/L发酵体系就会产生氨抑制。如图2a和图2d所示，随着氨氮质量浓度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS产甲烷率显著降低（P<0.05）。作为水解酸化主要产物和产甲烷菌所利用底物，VFAs是评价水解酸化过程和产甲烷过程是否平衡的重要指标。在稳定运行的反应器中，产酸率和酸被转化的速率一致，VFAs保持在较低的水平[23]。任南琪等[24]研究发现当厌氧发酵体系中乙酸质量浓度高于2340mg/L、丙酸质量浓度高于310mg/L或丁酸质量浓度高于2000mg/L时，产甲烷菌的活性将受到抑制。如果产酸速率增高或有机酸降解被抑制，VFAs将大量积累，造成产甲烷菌的活性降低与VFAs累积的恶性循化。VFAs的累积通常还会导致pH值的降低，进而影响产甲烷菌的活性。进料TS由5%增至15%，VFAs质量浓度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值仅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，这可能与发酵体系中高浓度的氨氮和碱度（图2d）有关。330d试验过程中，随着进料TS的提升，氨氮和VFAs逐渐累积，尽管pH值仍处于适宜产甲烷菌生长的范围，长时间采用TS10%和15%进料浓度，氨氮质量浓度分别为(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS产甲烷率分别为(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分别降低了20%和32%，TS产甲烷率显著下降（P<0.05）。因此，进料TS大于10%的鸡粪中温甲烷发酵会因氨抑制导致产甲烷效率降低。2.2鸡粪长期连续发酵过程物料平衡分析通过长期连续甲烷发酵试验，基于物
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2018年236降解为氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]报道在鸡粪中温甲烷发酵过程中，氨氮质量浓度超过4800mg/L发酵体系就会产生氨抑制。如图2a和图2d所示，随着氨氮质量浓度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS产甲烷率显著降低（P<0.05）。作为水解酸化主要产物和产甲烷菌所利用底物，VFAs是评价水解酸化过程和产甲烷过程是否平衡的重要指标。在稳定运行的反应器中，产酸率和酸被转化的速率一致，VFAs保持在较低的水平[23]。任南琪等[24]研究发现当厌氧发酵体系中乙酸质量浓度高于2340mg/L、丙酸质量浓度高于310mg/L或丁酸质量浓度高于2000mg/L时，产甲烷菌的活性将受到抑制。如果产酸速率增高或有机酸降解被抑制，VFAs将大量积累，造成产甲烷菌的活性降低与VFAs累积的恶性循化。VFAs的累积通常还会导致pH值的降低，进而影响产甲烷菌的活性。进料TS由5%增至15%，VFAs质量浓度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值仅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，这可能与发酵体系中高浓度的氨氮和碱度（图2d）有关。330d试验过程中，随着进料TS的提升，氨氮和VFAs逐渐累积，尽管pH值仍处于适宜产甲烷菌生长的范围，长时间采用TS10%和15%进料浓度，氨氮质量浓度分别为(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS产甲烷率分别为(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分别降低了20%和32%，TS产甲烷率显著下降（P<0.05）。因此，进料TS大于10%的鸡粪中温甲烷发酵会因氨抑制导致产甲烷效率降低。2.2鸡粪长期连续发酵过程物料平衡分析通过长期连续甲烷发酵试验，基于物
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭介导鸡粪厌氧消化性能研究[J]. 潘君廷,马俊怡,邱凌,郭哓慧,郜天磊. 中国环境科学. 2016(09)
[2]含固率对牛粪常温厌氧消化的影响[J]. 李礼,徐龙君. 环境工程学报. 2010(06)
[3]牛粪不同发酵浓度对沼气中甲烷及硫化氢含量的影响[J]. 刘德江,张富年,邱桃玉,邱凌. 中国沼气. 2008(05)
[4]中国畜禽粪便产生量估算及环境效应[J]. 王方浩,马文奇,窦争霞,马林,刘小利,许俊香,张福锁. 中国环境科学. 2006(05)
本文编号：3523283
【文章来源】：农业工程学报. 2018,34(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
反应器在不同进料TS条件下的运行情况Fig注：4个阶段进料TS为5%、7.5%、10%和15%，对应OLR为2.5、3.75、5和7.5g·(L·d)
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2018年236降解为氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]报道在鸡粪中温甲烷发酵过程中，氨氮质量浓度超过4800mg/L发酵体系就会产生氨抑制。如图2a和图2d所示，随着氨氮质量浓度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS产甲烷率显著降低（P<0.05）。作为水解酸化主要产物和产甲烷菌所利用底物，VFAs是评价水解酸化过程和产甲烷过程是否平衡的重要指标。在稳定运行的反应器中，产酸率和酸被转化的速率一致，VFAs保持在较低的水平[23]。任南琪等[24]研究发现当厌氧发酵体系中乙酸质量浓度高于2340mg/L、丙酸质量浓度高于310mg/L或丁酸质量浓度高于2000mg/L时，产甲烷菌的活性将受到抑制。如果产酸速率增高或有机酸降解被抑制，VFAs将大量积累，造成产甲烷菌的活性降低与VFAs累积的恶性循化。VFAs的累积通常还会导致pH值的降低，进而影响产甲烷菌的活性。进料TS由5%增至15%，VFAs质量浓度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值仅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，这可能与发酵体系中高浓度的氨氮和碱度（图2d）有关。330d试验过程中，随着进料TS的提升，氨氮和VFAs逐渐累积，尽管pH值仍处于适宜产甲烷菌生长的范围，长时间采用TS10%和15%进料浓度，氨氮质量浓度分别为(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS产甲烷率分别为(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分别降低了20%和32%，TS产甲烷率显著下降（P<0.05）。因此，进料TS大于10%的鸡粪中温甲烷发酵会因氨抑制导致产甲烷效率降低。2.2鸡粪长期连续发酵过程物料平衡分析通过长期连续甲烷发酵试验，基于物
农业工程学报（http://www.tcsae.org）2018年236降解为氨氮，造成氨抑制。Niu等[3,21]报道在鸡粪中温甲烷发酵过程中，氨氮质量浓度超过4800mg/L发酵体系就会产生氨抑制。如图2a和图2d所示，随着氨氮质量浓度由(2110±370)mg/L增至(6890±220)mg/L，TS产甲烷率显著降低（P<0.05）。作为水解酸化主要产物和产甲烷菌所利用底物，VFAs是评价水解酸化过程和产甲烷过程是否平衡的重要指标。在稳定运行的反应器中，产酸率和酸被转化的速率一致，VFAs保持在较低的水平[23]。任南琪等[24]研究发现当厌氧发酵体系中乙酸质量浓度高于2340mg/L、丙酸质量浓度高于310mg/L或丁酸质量浓度高于2000mg/L时，产甲烷菌的活性将受到抑制。如果产酸速率增高或有机酸降解被抑制，VFAs将大量积累，造成产甲烷菌的活性降低与VFAs累积的恶性循化。VFAs的累积通常还会导致pH值的降低，进而影响产甲烷菌的活性。进料TS由5%增至15%，VFAs质量浓度由(360±100)mg/L增至(8800±500)mg/L(P<0.05)，pH值仅由(8.21±0.12)降至(7.91±0.2)(P>0.05)，这可能与发酵体系中高浓度的氨氮和碱度（图2d）有关。330d试验过程中，随着进料TS的提升，氨氮和VFAs逐渐累积，尽管pH值仍处于适宜产甲烷菌生长的范围，长时间采用TS10%和15%进料浓度，氨氮质量浓度分别为(6510±300)和(6890±220)mg/L，TS产甲烷率分别为(203±13)和(173±22)mL/g，比TS5%的分别降低了20%和32%，TS产甲烷率显著下降（P<0.05）。因此，进料TS大于10%的鸡粪中温甲烷发酵会因氨抑制导致产甲烷效率降低。2.2鸡粪长期连续发酵过程物料平衡分析通过长期连续甲烷发酵试验，基于物
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭介导鸡粪厌氧消化性能研究[J]. 潘君廷,马俊怡,邱凌,郭哓慧,郜天磊. 中国环境科学. 2016(09)
[2]含固率对牛粪常温厌氧消化的影响[J]. 李礼,徐龙君. 环境工程学报. 2010(06)
[3]牛粪不同发酵浓度对沼气中甲烷及硫化氢含量的影响[J]. 刘德江,张富年,邱桃玉,邱凌. 中国沼气. 2008(05)
[4]中国畜禽粪便产生量估算及环境效应[J]. 王方浩,马文奇,窦争霞,马林,刘小利,许俊香,张福锁. 中国环境科学. 2006(05)
本文编号：3523283
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