摘要：为提高秸秆好氧水解的生物可降解性,试验选用切碎揉丝的青贮玉米秸秆,水解液按照体积比为10%的量添加,以水解液溶氧量(1、2、3、4、5、6mg/L)和搅拌速率(50、100r/min)为变化因素,温度控制在35～38℃、总固体为5%,进行优化设计。研究发现,进行8 d,pH值及氧化还原电位(oxidation-reduction potential,ORP)值趋近于稳定;搅拌速率为50 r/min、溶氧量为1～4 mg/L;以及搅拌速率为100 r/min、溶氧量为1～2 mg/L范围内,曝气量的提高,对脂肪酸的积累显著,且搅拌和曝气都可促进乙酸、丙酸和正丁酸的积累;搅拌速率为100 r/min,可溶性需氧量(soluble chemicaloxygendemand,s COD)的浓度整体呈现出高于搅拌速率为50 r/min时的状况;以纤维素降解为例,在搅拌速率为100 r/min条件下,溶氧为2 mg/L时,木质纤维素具有较高的降解率,达到48%。

摘要：序批式干法厌氧发酵产沼气技术可明显提高有机废弃物处理能力,但在提高以秸秆为主的农业废弃物发酵效率核心工艺及产气性能方面还缺乏系统的研究。该文通过调节喷淋次数和接种量研究了以玉米秸秆为主要原料的序批式干法厌氧发酵产气性能,并通过模型拟合、水解产物分析等手段揭示了影响水解和甲烷生产的制约因素。结果表明,调节喷淋次数和接种量均对沼气产量具有显著性影响(P<0.05)。喷淋次数为4次/d,接种量不低于质量分数20%时,沼气产量最大为251.6 L/kg。而且,产气高峰期甲烷体积分数平均为55%左右。增加接种量、提高喷淋次数可有效促进底物的水解。但是,甲烷产量、最大产甲烷率却呈现先增加后降低的趋势,并明显受到有机酸(丙酸)、氨氮积累浓度的制约,水解产物高效转化对提高产气效率具有重要作用。该研究可为改善秸秆序批式干法厌氧发酵工艺优化提供理论指导。

摘要：随着中国农业集约化水平的提高,秸秆、畜禽粪便等资源相对集中,为序批式厌氧干发酵产甲烷技术应用创造了良好条件。而国内对干发酵技术研究尚不成熟,尤其是关键因素对发酵性质的影响极其相互作用关系尚不明确,限制了工艺优化效果。该文着重研究了不同喷淋频率、接种量、物料配比作用下,玉米秸秆-牛粪混合原料序批式厌氧干发酵产甲烷、中间产物生成特性及其相互关系。结果表明:不同物料配比下,喷淋频率和接种量促进甲烷产量的作用方式不同,增加牛粪比例可显著提高产甲烷效率和产量。在甲烷产量快速增加阶段(第7～20天),不同关键因素的变化对中间产物总量及其组分影响显著(P<0.05),丙酸积累至约350mg/L以上时导致干发酵体系产甲烷能力下降,而氨氮浓度提高则有利于甲烷产量的提高。最优工艺参数,秸秆-牛粪干物质比为3∶7、喷淋频率为间隔6 h,接种量为30%获得最大甲烷产量为135.7 L/kg。该研究可为规模化养殖场利用序批式厌氧干发酵技术处理农业废弃物高效生产清洁能源提供理论指导。

摘要：针对中国废弃物资源化利用污染物排放高、机械化水平低等问题,该文在实地调研的基础上,梳理了澳大利亚、新西兰、新加坡等3个国家的废弃物处理技术体系,总结了3个国家在技术创新、平台建设、人才培养、推广应用等方面的典型经验和做法,目的是为中国农业废弃物清洁高效利用提供借鉴。澳大利亚、新西兰是世界重要的农业大国,均建立了较为完善的农业废弃物循环利用体系,澳大利亚构建了“资源化+”技术体系,新西兰构建了“源头减量+过程控制”协同处理技术体系,新加坡探索构建了城市生活垃圾厌氧发酵资源化新技术,该研究从科研团队协作、科研投入、成果推广应用等方面提出对策建议,助力推进我国废弃物资源化利用和循环农业发展。

摘要：近年来,由于水热液化技术可以将高含水率的生物质直接转化为生物原油而极具潜力,引起了人们的广泛关注。该文综述了生物质水热液化研究的最新进展,简述了生物质水热液化的产物分离流程,着重分析了水热液化4种产物(生物原油、水相产物、固体残渣和气体)的产物特性及其利用方式。在4项产物中,生物原油可作为燃料或者从中提炼高附加值产品,水热液化水相可以进行微藻养殖、经厌氧发酵产甲烷或者利用微生物电解池产生氢气等,固体残渣通过进一步处理后可作为生物炭使用,气相产物可作为温室的气体肥料。另外,该文总结了生物质中关键元素在水热液化产物中的分布规律,展望了水热液化技术未来研究方向,以期能为生物质水热液化研究提供参考与借鉴。

摘要：中低慢速热解技术将生物质在绝氧或低氧环境中加热分解,生产生物炭、热解油和不可冷凝气体产物,是农林废弃物高效利用的重要途径。该文基于生物质热解炭气联产技术,构建了农林废弃物能源化资源化高效循环利用应用模式,秸秆炭用于还田,木质炭成型后用于供暖,热解气用于居民炊事和热水,热解油回用燃烧为系统加热,木醋液稀释后用作杀虫剂。前南峪热解联产示范工程年运行5 500~6 000 h的条件下,可处理各类农林废弃物2 500 t,生产生物炭700 t(其中秸秆炭约150 t、木质炭550 t),生产热解气20余万m^3,木质型炭和热解气可满足全村386户居民冬季取暖和全年炊事热水用能需求,秸秆炭与人畜粪便复混,全部用于还田。原料收购采用生物炭兑换方式,本村居民5 t农林废弃物原料兑换1t炭基肥或木质型炭,热解气以0.9元/m^3的价格出售给本村农民,工程运行可持续、可复制,具有良好的社会环境效益。项目可实现农林废弃物的高值利用,改善农村用能结构,促进农业可持续发展。

摘要：厌氧发酵是中国有机废弃物处理的重要技术途径,但利用厌氧发酵技术在高负荷条件下处理有机废弃物过程中,因有机酸、氨氮等抑制性物质作用,易导致厌氧发酵运行不稳定,处理效率不高等问题。生物炭是生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温热解形成的多孔径碳质材料,具有比表面积高,孔隙结构复杂,表面活性基团丰富和导电性强等特性,并被广泛用于厌氧发酵技术研究。近年来国内外研究表明,生物炭能有效强化厌氧发酵,提高厌氧发酵过程中有机废弃物的处理效率。然而,对于生物炭强化厌氧发酵技术途径,目前仍未见系统的梳理和报道。该文对生物炭材料的化学组成、孔隙结构、表面官能团关键因素及生物炭强化厌氧发酵技术的重要途径进行了系统分析和归纳,从生物炭材料的理化性质出发,阐述了生物炭对于厌氧发酵技术的强化效果及强化途径,强化途径主要包括:提升系统缓冲能力、微生物载体作用和强化电子传递等,在此基础上提出了今后生物炭强化有机废弃物厌氧发酵技术的重点研究内容和方向,为开发厌氧发酵强化技术提供指导。

摘要：序批式厌氧干发酵技术在规模化处理农业废弃物方面具备优势,通过工艺调控优化使产气效率得到明显改善,但对其物质转化特性的综合研究尚待深入。该文在发酵温度和秸秆粒径交互因素下,对不同干发酵环境理化特性及微生物群落进行比较,探寻提高物质转化效率机制、物料形态及渗滤液流动特性。结果表明,高温和细粒径条件显著改善生物转化效率,通过加速有机酸转化,使物料降解率和沼气产量提升了22.61%和56.17%。发酵10d,细粒径物料结构-渗滤液流动规律基本稳定,形成渗滤液由反应器中区向外区流动趋势,并与Clostridiales、Bacillales、Methanosarcina、Methanoculleus丰度呈正相关(P<0.05),形成最佳转化状态。该研究可为评价和改善不同序批式厌氧干发酵体系运行效率提供理论依据。

摘要：为解决微好氧同步预升温序批式干发酵工艺实际运行过程中现有装备存在曝气不充分、喷淋均匀度低等问题,加快促进纤维物料降解和中间物质转化并提高产气效率,创新设计装备喷淋系统、曝气系统,优化集成了微好氧预升温序批式厌氧干发酵一体化装备,实现微好氧快速预升温、喷淋均匀接种、高效生产沼气。通过喷头特性比选出适合粘稠沼液循环的螺旋式喷嘴,并计算出当喷淋面积为0.6 m×0.6 m时,最佳喷头间距和管道直径分别为0.37 m和0.08 m,喷淋覆盖面积可达到物料表面积的87.33%。为方便物料进出,设计曝气管道对称分布在物料两侧,共设置6支平行曝气管,单侧管道间距和两端管道间距分别为0.5 m和0.7 m。集成装备并耦合微好氧同步预升温序批式干发酵工艺,通过长期试验确定实际运行中的多组反应器序批启动调控策略应为8组反应器,启动间隔为3 d,发酵周期为24 d。基于规模化奶牛养殖场对技术装备应用经济效益进行核算,得出投资回收周期约为4年,与传统湿法厌氧发酵技术相比减少了约1.3年。

摘要：为研究棉秆炭与生物质焦油混合成型及燃烧特性,以成型压力、成型温度和焦油添加量为试验因素,采用正交试验方法,开展成型条件对抗压强度、跌落强度、松弛密度及吸潮率影响规律的试验研究,并采用差热热重同步分析仪,分析棉秆炭、焦油混合试样燃烧特性。试验结果表明:最优成型工艺参数为成型压力8 kN、成型温度20℃、焦油添加量6%。棉秆炭与焦油混合试样的综合燃烧特性指数(28.86~24.21)×10^(-8)K^(-3)·min^(-2)随焦油添加量(0%~6%)的增加而逐渐减小,说明在棉秆炭中加入适量焦油制备成型炭可获得良好的成型及燃烧性能。