秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨(2)
秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨
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朱德 文 ， 成茂 ， 曾 陈永 生 ， 瑞 容 ， 李 曲浩 丽 ． 秆 厌 氧 干 发 酵产 沼气 关 键 技 术 及 问 题 探讨 ［ ． 秸 Ｊ 中国 农 机 化， ０ １ （ ： ６ ５ 】 ２ １，４ ５ ～ ９ ）
潜 力 的途 径 ， 沼气 作 为 可 再生 能 源 ， 有 可 再 生性 、 具 成
本 低廉 、 环 境 污染 小 、 值 高 等优 点 。据 了解 ， 业 对 热 农
部 从 ２０ ０ ５年 开 始 ，就 组 织 相 关 科研 单位 和 企 业 开 展 秸 秆 沼 气 技 术研 发 与 示 范 ， 在 江 西 、 并 山东 、 苏 、 江 浙 江、 四川 、 南 、 京 、 北 、 宁 、 龙 江 和 大连 等 １ 河 北 河 辽 黑 １
朱德 文 ， 曹成 茂 陈永 生 ， ， 李瑞 容 曲 浩 丽 ，
（． 业部南 京农业 机械化研 究所 ， １ 农 南京 ，１０４２安徽农 业大学 工学 院 ， ２０ １ ；． 合肥 ，３ ０６ ２０ ３ ）
摘 要 ： 秆 厌 氧 千 发 酵 研 究 在 中 国 已 有 十 多 年 的 历 史 ， 由 于 种 种 原 因 至 今 还 没 得 到 大 规 模 推 广 应 用 ． 文 介 绍 了秸 秆 厌 秸 但 本
人类 赖 以 生存 的环 境 Ｉ１ 在 当前煤 、 、 ３。 ． ４ 电 液化 气 等 不断
正常 产 气 等 缺 点 ， 目前 规 模 化 秸 秆 沼气 存 在 技 术 设 备 不 足 ， 其 是 沼 气 干 发 酵 技 术 ， 于 干 发 酵 原 料 的 尤 由
棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究
棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺条件的研究棉花秸秆是一种常见的农副产品，具有可再生性、可利用性和可循环性等特点。
棉花秸秆可以通过厌氧发酵的方式，生产沼气，这种沼气具有高热值，是一种清洁的、可再生的能源。
因此，棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺的研究显得尤为重要和迫切。
首先，要了解棉花秸秆厌氧发酵产沼气的原理。
棉花秸秆厌氧发酵过程分为水解、发酵、多糖水解、酮酸脂水解和甲烷代谢五个主要阶段，其中，水解是这一过程的关键，沼气的主要成分乙醇、乙醛、甲烷和二氧化碳就是在这个阶段合成的，因此改善水解过程的效果将对整个发酵过程的效率产生重要的影响。
其次，了解棉花秸秆厌氧发酵产沼气工艺的操作条件。
首先，厌氧发酵需要有特定的温度，一般在30℃左右。
同时还需要控制有效氮源和碳源的比例，这一参数作用于整个发酵过程，主要决定发酵沼气产量和收益。
再者，棉花秸秆厌氧发酵过程还需要相当高的湿度（介于70%~80%之间），同时需要降低发酵罐内的溶解氧（要求低于2mg/L），以便确保厌氧发酵的效率。
此外，为了提高棉花秸秆厌氧发酵沼气的产量，还需要采用一些技术措施，比如对棉花秸秆的处理方式。
棉花秸秆厌氧发酵过程中，原料的料体必须得到有效的混合和搅拌，以便更好地释放有机物。
通常采用热水浸泡法或热气热处理法，可以促进原料的水解，改善厌氧发酵沼气的产量。
此外，其他技术措施，如催化剂添加、基质改性和发酵过程的控制，也是促进棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的重要方面。
最后，需要强调的是，棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高，不仅需要改进技术条件，而且还要考虑到原料的供给和发酵设备的技术水平。
只有把握好技术参数和操作条件，才能实现对棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高，从而提升棉花秸秆的回收利用价值。
综上所述，棉花秸秆厌氧发酵沼气工艺的研究显得尤为重要和迫切。
合理的发酵技术条件和操作条件，正确的原料处理方式是提高沼气产量和收益的关键。
同时，需要选择合适的发酵设备，确保发酵过程在良好的条件下进行，从而实现棉花秸秆厌氧发酵沼气产量的提高和价值的最大化。
秸秆厌氧干发酵产沼气的研究
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图４秸秆日产气量及累计产气量 新能源产业 ２５
科学研究
３．结论 经试验测定，在温度３８℃、没有经过预处理高浓 度发酵的条件下，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的 ＴＳ产气率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３６ｍＩ／ｇ、３３３ｍＩ／ｇ、２２２ｍｌ／ ｇ，而ＶＳ产气率分别为４７０ｍＩ／ｇ、３８７ｍＩ／ｇ、４２６ｍＩ／ｇ、 ２４１ｍＩ／ｇ；玉米秸、稻草、烟叶杆和木薯杆都是高浓度
用。同时也适合于相关专业的学生和从事农业生产经营管理的人员阅读参考。
该书已由中国农业出版社出版，定价为３０元．邮寄另加１５％邮寄费。
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科学研究
秸秆厌萤干发酵 产沼与 的研 皇九℃
陈智远姚建刚 杭州能源环境工程有限公司
摘要：本试验以玉米秸、稻草、烟叶杆、木薯杆为代表的秸秆作为原料，在温度３８＂Ｃ，采用批量发酵 工艺进行高浓度厌氧发酵产气研究。试验结果表明，玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的Ｔｓ产气 率分别为４１３ｍｌ／ｇ、３３０ｎ１／ｇ、３３３ｍ］／ｇ、２２２ｍ１／ｇ，而ｖｓ产气率分别为４７０ｍ１／ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６Ｔｌｌ／ｇ、２４１ｍ１／ｕ。
玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆在发酵启动１５天的 累计产气量占总产气量分别为６０．９％、４２．４％、５１．８％ 和７３％：在发酵３０天时累计产气量占总产气量的７８．１％、 ６５．８％、６９．１％和８３．２％；而在发酵６０天时累计产气量 占总产气量的９２．６％、８５．９％、９０．６％和９５．５％；表明四 种秸秆在发酵进行６０天时，原料中的能够发酵的物质大 部分转化为沼气。１０００９污泥空白在整个试验过程中累 计产气量为８９７４ｍＩ；按比例去除污泥空白的产气量， 玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的净累计产气量分别为 ３４７８２ｍｌ、２９０５０ｍＩ、２９２６３ｍｌ和５３０５ｍＩ。玉米秸、稻 草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ产气率分别为４１ ３ｍ Ｉ／ｇ、３３６ ｍＩ／ｇ、３３３ ｍＩ／ｇ、２２２ｍＩ／ｇ。而ＶＳ产气率分别为４７０ｍｌ／ ｇ、３８７ｍｌ／ｇ、４２６ｍｌ／ｇ、２４１ ｍｌ／ｇ。
秸秆厌氧发酵条件优化的研究
秸秆厌氧发酵条件优化的研究引言：秸秆是一种丰富的农业废弃物资源，利用秸秆进行厌氧发酵可以产生生物质能源，具有重要的经济和环境效益。
然而，秸秆的复杂性质和发酵过程的复杂性使得优化秸秆的厌氧发酵条件成为一个具有挑战性的问题。
本文旨在探讨如何优化秸秆的厌氧发酵条件，以提高发酵效率和产气量。
一、秸秆的性质分析在优化秸秆的厌氧发酵条件之前，首先需要对秸秆的性质进行分析。
秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素等组分构成，其中纤维素是产气的主要来源。
此外，秸秆中还含有一定量的水分、灰分和挥发性有机物。
二、厌氧发酵条件的优化1. 温度：温度是影响厌氧发酵的重要因素之一。
一般来说，较高的温度可以促进微生物的生长和代谢活动，但过高的温度可能会导致微生物的死亡。
因此，选择适宜的温度对于优化发酵过程至关重要。
根据研究表明，秸秆的厌氧发酵适宜温度范围为35-45摄氏度。
2. pH值：pH值是发酵过程中另一个重要的影响因素。
不同的微生物对pH值的适应能力不同，因此选择适宜的pH值可以促进有益菌的生长，抑制有害菌的繁殖。
研究结果表明，秸秆的厌氧发酵最适pH范围为6.5-7.5。
3. C/N比：C/N比是指碳与氮的摩尔比值，对发酵过程中的微生物生长和代谢活动有重要影响。
较低的C/N比可能导致氮源不足，从而抑制微生物的生长。
相反，较高的C/N比可能导致氮的过剩，从而降低发酵效率。
研究结果表明，秸秆的厌氧发酵适宜C/N比范围为25-30。
4. 有机负荷：有机负荷是指单位时间内输入到厌氧发酵系统中的有机物质的量。
过高的有机负荷可能导致微生物的厌氧发酵能力不足，从而降低发酵效果。
因此，选择适宜的有机负荷对于优化发酵过程非常重要。
根据研究结果，秸秆的厌氧发酵适宜有机负荷范围为1-2 kg COD/m3·d。
5. 曝气方式：曝气是指向厌氧发酵系统中输入气体，用于提供微生物生长和代谢所需的氧气。
不同的曝气方式对发酵效果有不同的影响。
常见的曝气方式包括自然曝气、机械曝气和超声波曝气等。
稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究
稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究稻草和秸秆是农作物产生的剩余物质，其潜在的能源价值一直备受关注。
其中，厌氧发酵是一种能够将这些生物质转化为沼气的有效方式。
本文将就稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究展开讨论。
首先，稻草和秸秆的厌氧发酵是指在缺氧的环境下，利用厌氧细菌将有机物质转化为沼气的过程。
这些有机物质在发酵过程中被分解成沼气的主要成分，包括甲烷和二氧化碳。
沼气不仅具有高热值，可以被用作燃料，还可以用作发电或供暖。
然而，稻草和秸秆作为厌氧发酵的底物也存在一些挑战。
首先，其纤维素和半纤维素的含量较高，这使得生物降解变得困难。
这需要通过物理或生物方法来打破纤维素和半纤维素的结构，以提高底物的降解效率。
其次，底物中氮和硫的含量也较高，这会导致底物中产生硫化氢等有毒气体。
因此，必须控制好底物的氮硫平衡，以保证发酵反应的顺利进行。
在稻草和秸秆的厌氧发酵过程中，如何提高产沼气效率也是一个重要问题。
一种常用的方法是通过混合底物来提高发酵效果。
例如，将稻草和秸秆与家畜粪便等高产沼气底物进行混合，可以提供更丰富的养分和菌群，从而促进发酵反应。
此外，添加一些辅助材料，如酶或微生物，也可以加速底物的降解，提高产沼气效率。
最后，稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究在实际应用上也具有重要意义。
中国是一个农业大国，农作物剩余物质的处理一直是一个难题。
利用稻草和秸秆产沼气既能解决废弃物的处理问题，又能提供可再生能源，实现农业废弃物的资源化利用。
因此，稻草和秸秆的厌氧发酵研究不仅有理论意义，也有实际应用价值。
综上所述，稻草和秸秆的厌氧发酵产沼气研究是一个具有潜力和挑战的领域。
通过加强对底物特性和发酵机理的研究，探索合适的发酵条件和方法，可以实现农作物剩余物质的高效转化和能源利用。
这将有助于解决农业废弃物处理问题，推动可持续能源发展。
农业秸秆湿干两级厌氧发酵制沼气技术初探
农业秸秆湿干两级厌氧发酵制沼气技术初探摘要秸秆是一种可再生资源，但是秸秆的难降解性与复杂的木质纤维素结构减少了对秸秆的应用，因此，对秸秆进行预处理是非常有必要的。
关键词秸秆；厌氧发酵；沼气中图分类号：X712；S216.4 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）36--02随着环境的恶化程度越来越高，能源也越来越匮乏，利用农业废弃物再生资源是全世界都在研究的课题，沼气则是再生资源的一类，它为人类做出了巨大的贡献。
发酵停留时间、启动性能、总固体（TS）、挥发性固体（VS）、沼气产量的转化率与发酵底物浓度有关。
目前，农业秸秆湿干两级厌氧发酵技术[1]中湿发酵的总固体浓度大约在10%以下，而干发酵总固体浓度大约在15%～35%。
通常情况下，农业秸秆湿干两级厌氧发酵技术中湿发酵不仅传质相对均匀，而且具有十分良好的启动性。
干式发酵启动性能尽管比不上湿法发酵，但是它的单位容积产气率较高，且无大量沼液排放。
2种发酵方法各具优势。
如果能将干法与湿法联合起来发酵沼气，其效果会更好，实验步骤如下。
1 材料与方法1.1 实验材料目前，我国农业秸秆湿干两级厌氧发酵制沼气技术主要运用厌氧活性污泥此类物质作为厌氧发酵的主要接种物。
其关键环节是通过对常见的污水处理工厂的污泥经过离心加工处理之后，就能够得到厌氧发酵制沼气的污泥原料，其总固体（TS）为12，97%，挥发性固体（VS）为35.76%。
实验的底物主要是风干的玉米秸秆，其总固体（TS）为81.69%，挥发性固体（VS）为88.39%。
将玉米秸秆切碎备用。
1.2 实验方法农业秸秆湿干两级厌氧发酵制沼气实验过程主要分为湿式厌氧发酵和干式厌氧发酵两级主要的发酵实验方式。
在具体的发酵实验过程中，要通过发酵物的详细比例配置，使配置比例达到相关的实验标准，如湿式发酵底物作为实验的第一级主要发酵物要与第二级发酵物――干式厌氧发酵的比例控制在2∶1，然后将配置好的混合物置于发酵盒中，随后可以利用农业秸秆湿干两级厌氧发酵原理将农作物秸秆总固体（TS）的浓度配合比控制到4%左右，将其置于100 mL 容积的厌氧发酵盒中，在其过程中要控制好混合物的酸碱平衡值，可以采用碱性溶液将pH值调至7.5，随后采用80%氮气与20%二氧化碳混合气，曝气5 min，再用铝制封口与橡胶塞密封，将密封物放置于37 ℃的水浴振荡培养箱中进行转速为150 r/min的培养。
不同作物秸秆厌氧发酵产沼气试验研究
不同作物秸秆厌氧发酵产沼气试验研究本文通过对我国不同作物秸秆厌氧发酵进行试验分析，并且得出一些结论，期望能对沼气试验的效果有一定的促进作用。
标签：作物秸秆；厌氧发酵；沼氣；试验引言：遗留田间的农业废弃物秸秆必须进行处理和利用，才不至于影响下一季春播，由于秸秆的产量很大，大量的秸秆若不能及时处理，只好在播种前采取就地焚烧的应急措施集中处置，会产生大量浓烟，使尘埃量积聚，雾霾天越来越多，严重污染周边卫生和破坏生存环境，影响人们的身心健康。
目前，处理秸秆的方法有许多种，加工成碳棒作燃料、生产秸秆乙醇、发电以及发酵气化作为生物质能源等。
本文主要研究将秸秆生物气化为沼气的规模化生产试验研究，以解决农村清洁能源短缺的难题。
一、厌氧消化技术概述厌氧发酵是对作物秸秆采取有效利用、实现废弃物秸秆无害化的有效方法。
消化的过程可以采取人员进行控制，加速微生物对有机物的降解，使得有机物无害化。
还可以通过将有机物降解脱除产生沼气，实现资源的可利用化。
废弃物秸秆厌氧发酵技术就是在没有溶解氧和硝酸盐氮的环境之下，在通过微生物将有机物进行降解生成沼气的主要成分，并且结合成新物质的化学过程。
二、材料与方法（一）实验材料接种物采用厌氧活性污泥，取自附近的污水处理厂，经离心处理得到浓缩污泥，TS为12.98%、VS为35.78%（基于TS）。
实验底物为风干玉米秸秆，TS为81.70%、VS为88.40%（基于TS），经切碎备用。
（二）实验方法1.湿式发酵。
湿式完全混合厌氧消化工艺是最早利用的。
这种工艺的固体浓度要保证在一定的浓度之下，其液化、酸化和产气不同阶段都是在一个反应器内进行的，其施工工艺简单、易于操作、管理方便的有点。
湿式发酵按照接种物与底物比例（VS 比例）为1：2混合加入250ml厌氧发酵瓶中，采用厌氧发酵的基础培养。
配制底物秸秆的TS浓度为4%，工作体积为100ml，利用碱液调节发酵混合物的pH 值至7.5。
采用CO2（20%）和N2（80%）混合气曝气5min，然后用橡胶塞和铝制封口压盖密封，将厌氧发酵瓶放于水浴振荡培养箱中培养，设置温度37℃、转速150r·min。
洋桔梗秸秆厌氧发酵产沼气试验
洋桔梗秸秆厌氧发酵产沼气试验1. 引言1.1 研究背景洋桔梗是一种常见的观赏植物，其种子含有丰富的油脂，可以用于生物柴油的生产。
在洋桔梗种植过程中，产生了大量的秸秆废弃物。
这些秸秆废弃物如果不进行合理处理，会导致环境污染和资源浪费。
将洋桔梗秸秆利用于厌氧发酵产沼气成为一种环保和资源化利用的途径。
目前，国内外已经开展了一些关于利用洋桔梗秸秆进行沼气发酵的研究工作。
对于洋桔梗秸秆厌氧发酵产沼气的试验研究尚且较少。
本研究旨在通过实验验证洋桔梗秸秆的厌氧发酵条件，探究最佳的发酵工艺参数，为洋桔梗秸秆的资源化利用提供技术支持。
本研究的意义在于推动洋桔梗种植的循环经济发展，减少洋桔梗种植对环境的影响，提高农业废弃物的资源利用效率。
对于解决能源问题，促进生物能源的可持续发展也具有重要意义。
1.2 研究目的洋桔梗秸秆是一种常见的农业废弃物，通过厌氧发酵可以产生沼气，并且可以有效地减少环境污染。
本次试验的研究目的主要是探究洋桔梗秸秆在厌氧发酵过程中产沼气的潜力，并优化发酵条件，提高沼气产量。
通过本次试验，我们希望能够为农村生活废弃物资源化利用提供一种可行的方案，并为生物能源的开发提供参考。
研究洋桔梗秸秆厌氧发酵产沼气过程中的关键因素，有助于揭示厌氧发酵机制，为类似废弃物的资源化利用提供技术支持和理论指导。
通过本次试验，希望能够进一步推动农业废弃物资源化利用的研究和应用，为可持续发展做出贡献。
1.3 研究意义洋桔梗是一种常见的园艺植物，其种植过程中会产生大量的秸秆副产品。
利用这些秸秆进行厌氧发酵产沼气试验具有重要的研究意义。
洋桔梗秸秆属于生物质资源，通过发酵产沼气可以实现资源化利用，减少对化石能源的依赖，具有较好的经济效益和环境效益。
沼气是一种清洁可再生能源，可以替代传统的化石能源，减少对环境的污染和碳排放，符合现代社会可持续发展的要求。
通过对洋桔梗秸秆进行厌氧发酵产沼气试验，可以为其他生物质资源的利用提供参考，为生物质能源领域的发展做出贡献。
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２
２．１
搅拌发酵罐来进行厌氧干发酵。韩杰等１１３研制出新型
沼气干法发酵反应器一覆膜槽生物反应器。改进和优 化集成现有沼气技术，开发出新型规模化干法沼气发 酵技术与成套装备。晏水平对大中型集约化养殖场畜 禽粪便高温厌氧干发酵处理工程中的罐体加热保温装 置进行了研究。研究罐体加热保温装置的选型和操作 参数设计，为大型沼气干发酵系统工程化提供了一定 基础理论。 ２．２．１沼气干发酵装置类型及特点 ２．２．１．１钢结构秸秆厌氧发酵装置 这种发酵装置多采用钢板焊接或搪瓷拼装而成． 分为立式发酵罐体和卧式发酵罐体丽种。例如，云南洱 源县新龙应用的太阳能加温立式搪瓷拼装厌氧发酵装 置和北京化工大学研制的卧式钢板焊接厌氧发酵装
表１
解率、缩短发酵时间和减小发酵体积。化学预处理是 指酸碱浸泡和热处理．研究人员发现．采用不同温度 处理对稻草结果是预处理的温度越高，甲烷生成量越 多。生物预处理主要指发酵原料的好氧堆沤，使易于 分解产酸的有机物在好氧条件下大部分分解掉，防止 干发酵过程中易出现的酸化问题，研究表明，堆沤５ｄ 的畜禽粪便经接种后其ｐＨ值达到７，发酵就不会出 现酸化现象。
置，适合于低浓度（秸秆俗在１０％以下）的湿发酵，原
料输送用泵送方式，产气效率较高，但其存在进出料较 难、投资成本较高，秸秆需要粉碎得较细（粒径在ｌ∞ 左右）、运行能耗高等问题。 ２．２．１．２弹性膜覆盖厌氧干发酵装置 发酵池顶部采用弹性膜覆盖。弹性膜与发酵池 上端面四周采用水密封或冲气圈密封，可分地上发 酵池体和地下式发酵池体。例如，由福州北环环保技 术开发有限公司开发、在江苏省金坛市汀湘村应用 的地下式弹性膜覆盖发酵池，其优点是使用弹性膜 覆盖能一次性将池内余气排尽，保温性较好，但其出 料较难，存在安全隐患、且不适用于地下水位较高的 地区。农业部规划设计院研究的敞口式覆膜槽生物 反应器，其特点是进出料方便，槽内多余气体能排 尽，但其存在弹性膜密封面积过大，密封性很难保 障．存在安全隐患等问题。另外这种覆膜槽因为深度 浅，容量也不大。 ２．２．１．３新型柔性顶膜车库式干发酵装置 农业部南京农机化所研究开发的沼气厌氧干式发 酵装置，可用装载机或铲车从设于发酵槽体侧壁的门
万方数据
笙兰塑
１
查堡奎篁！堕堑垦塞！垄壁兰望皇茎壁垫查墨塑望堡堕
园
厌氧干发酵特点
生物质发酵类型根据原料发酵过程中氧气状况，
但仍然存在装备结构复杂、投资偏高，操作复杂，刚 性的反应器产气结束时必须用二氧化碳置换反应器 中的沼气等问题【ｍ川。 ２．２国内沼气干法发酵技术 我国从２０世纪８０年代起开始了户用沼气干发酵 研究，取得了一定的成果。叶森等人研究自动排料沼气 干发酵装置和相应的半连续干发酵工艺，马云瑞等人 研制了分离储气恒压干发酵池。康恒德发明了小型高 效稳压式自动漫渗滤干发酵沼气池。我国开展大中型 沼气干发酵技术研究是于２１世纪初开始的。现在仍处 于中试研究阶段。甘如海旧等自行设计了卧式螺带式
中图分类号：Ｓ２１６．４
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９，ｊ．ｉ８８ｎ．１００６—７２０５．２０１１．０４．０１４
朱德文，曹成茂，陈永生，李瑞容，曲浩丽．秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨阴．中国农机化，２０１１，（４）：５６～５９
ＺＨＵ Ｄｅ—ｗｅｎ，ＣＡ０ Ｃｈｅｎｇ—ｍａｏ，Байду номын сангаасＨＥＮ Ｙｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ，ＩＪＩ ｄｒｙ—ａＩｌａｅｍｂｉｃ
２０１１年第４期 总第２３６期
巾同农机化
Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａ酣ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｚ撕ｏｎ
Ｎｏ．４．２０１１ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２３６
秸秆厌氧干发酵产沼气关键技术及问题探讨
朱德文１，曹成茂２，陈永生１，李瑞容１，曲浩丽，
（１．农业部南京农业机械化研究所，南京，２１００１４；２．安徽农业大学工学院，合肥，２３００３６）
国内外沼气干法发酵技术状况
国外沼气干发酵技术 国外对沼气干发酵技术的研究比我国早，整体
技术水平也较高。厌氧干发酵技术在欧洲被广泛应 用，主要是处理城市有机垃圾以及家禽粪便。早在２０ 世纪４０年代，德国、法国和阿尔及利亚就开始研究 并运用批量式沼气干发酵技术，２０世纪８０年代，德 国、荷兰、瑞士、布基纳法索、尼日尔等国家对沼气干 发酵进行了深入的研究，２０世纪９０年代，德国大量 资助新型的间歇式干法沼气发酵技术的研发。并于 ９０年代末该项工艺和装备通过中试，目前，国外的 干发酵技术已经成熟。工程化沼气干法发酵技术有 车库型、气袋型、干湿联合型、渗滤液储存桶型、储罐 型等多种技术类型，已经投入生产使用，可以进行规模 化的沼气生产【７～。２００６年１０月美国加州大学ＤＡＶＩＳ 分校研制的储罐型干法沼气发酵装置点火成功。德 国间歇式干法沼气发酵技术的研发取得成功可解决 大规模快速进出料与反应器厌氧密封之间的矛盾。
万方数据
因
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内进出料（也可从顶部加料并压实），在工程意义上解 决了沼气干法发酵进出料难的问题。进出料门采用钢 骨玻璃钢结构，其四周采用充气密封圈密封，避免了大 面积采用充气密封圈密封造成密封不安全、不可靠的 问题：在发酵槽体上覆盖弹性膜，可直观判断反应器气 囊中的沼气存量以及能将发酵槽体内的沼气排除干 净。从而避免沼气安全事故的发生。弹性膜的密封采用 水密封的结构，该水密封结构密封安全、可靠。在进出 料门的密封技术方面。２００８年南京农机化所为配合同 济大学生物质能中心在江西奉新县利用稻草所进行的 二相法厌氧发酵试验．设计了一种车库式秸秆水解装 置，该库采用Ｍ型充气圈密封门结构，在库内贮水水 位达到２．２ｍ时，仍然密封良好，无渗漏。如果是用作干 发酵库，内部所产生沼气的最大气压不过在二、三百毫 米水柱。可用此项技术密封沼气干发酵库效果较好。现 将我国主要秸秆沼气发酵装置性能结构及生产应用情 况见表ｌ。 ２。３国内外沼气干发酵原料预处理研究 对发酵底物进行一定的预处理，不仅可以促进有 机物的分解．而且还可以为微生物生长繁殖创造适宜 的环境，增大微生物与发酵底物的接触面积。主要预 处理方法有物理法、化学法、物理化学法、生物法。物 理预处理是指去除畜禽粪便中的不易降解或不能降 解的杂质（如塑料、石块等），对秸秆是进行切碎、研磨 等处理。研究表明，有机废弃物颗粒大小对产气效果 的影响，减小粉碎粒度能提高沼气产量、有机物的降
Ｒｕｉ—ｍｎｇ’ＱＵ Ｈ∞一ｌｉ．Ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏ矛ｅｓ
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ｆｅｎｎｅｎｔａｔｉｏｎ叨．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａ卵ｃｕｌｔｕｒａＪ Ｍｅｃｈ锄ｉｚａｔｉｏｎ，２０１ｌ，（４）：５６～５９
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引言
自２０世纪中后期以来，由于世界性的石油、煤炭
潜力的途径，沼气作为可再生能源，具有可再生性、成 本低廉、对环境污染小、热值高等优点。据了解，农业 部从２００５年开始，就组织相关科研单位和企业开展 秸秆沼气技术研发与示范，并在江西、山东、江苏、浙 江、四川、河南、北京、河北、辽宁、黑龙江和大连等１１ 个省市的１００多个县进行试点示范。北方以玉米秸秆 和麦秸为主要原料，南方以稻草为主要原料，户用秸秆 沼气和规模化秸秆沼气集中供气试点成效十分明 显，与此同时在农作物秸秆产沼气的技术环节上也 取得可喜进展。但因户用沼气管理不规范，产气率和 处理效率低，并且存在低温条件下难运行，冬季不能 正常产气等缺点，目前规模化秸秆沼气存在技术设 备不足，尤其是沼气干发酵技术，由于干发酵原料的 物质浓度高而导致的进出料难、传热传质不均匀、产 气率低且产气不稳定等问题，这是干发酵的技术难 点【５＇６１。为此，本文介绍了以秸秆原料为主并兼顾其 他农村有机废弃物的新型干法厌氧发酵技术．采用 工程化装备实现原料预处理、进出料的机械化和秸 秆沼气干发酵产物的高值利用技术，这对提高我国 包括秸秆在内的农业废弃物综合利用水平具有重大 的现实意义。
反应器建造管理技术成熟等优点．适合处理浓度较低 的废水、废液，是当前处理有机污染物生产沼气的主流 技术，但是该技术也有明显的缺点，如发酵所需的反应 器容积较大，沼液和沼渣分离难，需要建较大的沼液池 存贮沼液，占地面积大，并且需要大量的水，冬季耗能 大．处理效率低，运行和后处理成本高等。而沼气干法 发酵能够在干物质浓度较高的情况下仍能正常发酵 （干物质浓度≥２０％），能生产清洁能源和优质有机肥， 基本上达到零排放。满足现代农业对友好环境、清洁能 源和优质肥料的需求。并且厌氧干发酵能够保证全年 正常生产，具有用水量少、冬季耗能低、占地省、产气率 高、管理方便、后处理成本低等优点，目前已经广泛应 用于大规模地处理畜禽粪便、农作物秸秆以及生活垃 圾等农业固体废弃物，生产沼气和绿色有机肥，净化环 境，创造经济效益，已经成为我国厌氧发酵技术的研究 热点。
生物质发酵可分为好氧发酵技术和厌氧发酵技术两 类．好氧发酵技术在发酵的过程中排放大量ＮＨ３，既污 染了环境，又损失了肥力，此项技术多用在生物质厌氧 干发酵技术的原料预处理方面。再根据发酵底物状态 的不同．生物质厌氧发酵技术又可分为厌氧湿发酵技 术和厌氧干发酵技术。厌氧湿发酵反应体系中的总固
体㈣含量一般在１０％以内，厌氧湿发酵具有启动快、
收稿日期：２０１１年４月１１日
｝基金项目：２０ＩＯ年江苏省科技支撑计划（ＢＥ２０１０３５３）——农作物秸秆开发沼气及工业化应用关键技术研究与开发；２０１０年安徽省 科技攻关项目ｆ１０１４０７０２０２４卜—一秸秆干发酵制沼气工业化应用关键技术研究与开发 朱德文，男，１９７０年生，安徽滁州人，农业部南京农业机械化研究所副研究员，博士；研究方向为农业机械和能源与环境工程技术。 曹成茂，男，１９６４年生，安徽六安人，安徽农业大学工学院教授，博士；研究方向为能源与环境工程技术。 陈永生，男，１９６４年生，江苏泰兴人，农业部南京农业机械化研究所研究员；研究方向为设施农业和农业资源开发。 李瑞容，女，１９８４年生，江苏淮安人，农业部南京农业机械化研究所实习研究员；研究方向为农业废弃物综合利用。 曲浩丽，女，１９８５年生，山东莱州人，农业部南京农业机械化研究所实习研究员；研究方向为农业废弃物综合利用。