第一篇：秸稈干式厭氧發(fā)酵制沼氣工藝

秸稈干式厭氧發(fā)酵制沼氣工藝

摘要：秸稈干式厭氧發(fā)酵以農(nóng)作物秸稈為原料，在較少資本投入和較小的規(guī)模的條件下，產(chǎn)生可以循環(huán)使用的生物質(zhì)能。本文設(shè)計了以臥式漿葉軸機械攪拌厭氧發(fā)酵罐為核心的干式厭氧發(fā)酵技術(shù)與成套裝備。工程包括預(yù)處理及進料系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、沼氣凈化與貯存、增保溫系統(tǒng)等。工藝方案中克服了干式厭氧發(fā)酵進出料困難、傳質(zhì)傳熱不均的難題，實現(xiàn)了連續(xù)高溫干式氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。關(guān)鍵詞：秸稈；干式厭氧發(fā)酵；工藝設(shè)計；設(shè)備

Technology of dry anaerobic digestion for biogas producing from straw

Abstract：Straw dry anaerobic fermentation technology could produce the recycle biomass energy with the small scale and less capital investment.A pilot plant of dry anaerobic digestion was constructed in the dairy farm of Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences．The plant included pretreatment system，solid feed-in system，horizontal anaerobic reactor，biogas storage and purification system，insulation warming system and digestate discharging system．Specially designed low-speed horizontal rod-gear agitators used in the horizontal anaerobic reactor enhanced mass and heat transfer efficiency and overcame high solid feedstock feeding and discharging difficulties．Pilot-scale experiment of continuous dry thermophilic anaerobic digestion of dairy manure was conducted in the pilot plan．

Key words：Straw；Dry anaerobic digestion；Process design；Equipment 引言

我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，隨著糧食產(chǎn)量的增加，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量逐年上升，目前我國每年秸稈產(chǎn)量大約有7億多噸[1]。大量秸稈露天焚燒不但造成極大的資源浪費，而且?guī)泶髿馕廴?、火?zāi)事故、堵塞交通等大量的社會、經(jīng)濟和生態(tài)問題[2]。而作為農(nóng)用燃料，秸稈的燃燒效率極低，使用的熱效率僅為10%～30%，而如果1kg秸稈轉(zhuǎn)化為沼氣燃燒可使秸稈的有效熱值提高到64%[3,4]。

因此，研究適用的方法處理秸稈，實現(xiàn)其資源化，將成為緩解當(dāng)今中國面臨的資源、能源、環(huán)境危機的重要途徑之一。

厭氧消化是一種集廢物處理和產(chǎn)能處理工藝于一體的技術(shù)，Ilyin，Singhal，Neves和Isci等人分別以木屑，風(fēng)信子，麥稈和棉花稈作為原料進行了深入的厭氧消化實驗研究[5-8]；Angeli-daki，Braber對城市固體廢棄物[9,10]以及Svensson對農(nóng)業(yè)廢棄物[11]的厭氧消化從經(jīng)濟可行性以及發(fā)展趨勢層面上作了詳細(xì)的闡述。

自1980年康奈爾(Cornell)大學(xué)根據(jù)美國能源部的要求首先進行干式發(fā)酵研究以來，世界各國開始研究低水分的城市垃圾、農(nóng)林殘余物及相似的有機沉積物的厭氧發(fā)酵。干式發(fā)酵法，即高固體厭氧消化，它是指以固體有機廢物為原料，在無流動水的條件下進行沼氣發(fā)酵的工藝，可以將傳統(tǒng)的厭氧消化工藝中固態(tài)物含量由低于8%，提高到35%以上，一般情況下干物質(zhì)含量在20%左右較為適宜。

干式發(fā)酵法不僅提高了池容產(chǎn)氣率和池容效率，而且消化后的產(chǎn)品不需脫水即可作為肥料或土壤調(diào)節(jié)劑使用，簡化了操作處理，降低了成本，這些優(yōu)點引起了國內(nèi)外研究者對干發(fā)酵在處理城市生活垃圾和農(nóng)林殘余物方面的廣泛重視。根據(jù)此前的預(yù)實驗研究表明，在總固體濃度為20%時中溫條件下的產(chǎn)氣效果較好，而沼氣技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用大都在環(huán)境溫度下進行，因此在本實驗中選擇環(huán)境溫度(罐內(nèi)溫度隨外界溫度變化而變化)下進行厭氧發(fā)酵放大實驗[12]，以對該技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用提供依據(jù)。工藝方案

干式厭氧發(fā)酵制沼氣中試工程工藝流程如圖1所示。發(fā)酵原料輸送至快速預(yù)熱混合器進行預(yù)熱、接種、攪拌混合等預(yù)處理后，由螺桿泵輸送至干式厭氧發(fā)酵裝置進行厭氧發(fā)酵并產(chǎn)生沼氣。干式發(fā)酵裝置為臥式漿葉軸機械攪拌厭氧發(fā)酵罐，采用55℃高溫發(fā)酵工藝。

整個發(fā)酵工藝中采用兩級厭氧發(fā)酵系統(tǒng)：一級為臥式厭氧主發(fā)酵罐，二級為液相立式發(fā)酵罐。經(jīng)一級發(fā)酵后的物料由漿料泵輸送至固液分離機，經(jīng)固液分離后的固體堆肥，制成肥料出售。滲濾液除部分作為接種物回用外，其余進入液體儲存罐，液體儲存罐中的液體部分回流進入預(yù)處理快速預(yù)熱混合器與新鮮原料接種，其余液體泵入二級立式發(fā)酵罐，使未完全發(fā)酵的物料在此進行再次發(fā)酵。二次發(fā)酵罐出料進入沼液貯池，做液體有機肥。一級發(fā)酵罐和二級發(fā)酵罐產(chǎn)生的沼氣暫存于二級發(fā)酵罐頂部的膜式貯氣柜中，經(jīng)由凈化后的沼氣供廠區(qū)自用。

圖1干式厭氧發(fā)酵工藝流程圖

Fig．1 Process flow diagram of dry anaerobic digestion 1．快速預(yù)熱混合器 2．螺桿泵 3．臥式厭氧發(fā)酵罐 4．立式厭氧發(fā)酵罐

5．膜式儲氣柜 6．固液分離機 7．滲濾液暫儲罐(集液槽)本工藝可以適用于各種來源的固體有機廢棄物原料，運行費用低、容積產(chǎn)氣率高、發(fā)酵過程無需添加新鮮水，沼液產(chǎn)量小或無沼液產(chǎn)生，運行過程穩(wěn)定，無濕法工藝中的浮渣、沉淀等問題。主要工藝單元

干式厭氧發(fā)酵工程主要包括：預(yù)處理及進料系統(tǒng)、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、沼氣凈化儲存及增溫保溫系統(tǒng)、出料系統(tǒng)等。

3.1進料系統(tǒng)及預(yù)處理

秸稈及牛糞經(jīng)鏟車收集后送入快速預(yù)熱混合器，在此進行預(yù)熱、攪拌和回流接種，接種后的物料經(jīng)由螺桿泵泵入?yún)捬醢l(fā)酵反應(yīng)器。預(yù)處理的主要目的是使原料和接種物在厭氧發(fā)酵前充分混合并加熱至預(yù)設(shè)溫度。高溫厭氧發(fā)酵過程中，溫度波動對產(chǎn)氣效果和系統(tǒng)穩(wěn)定性影響非常大，設(shè)計應(yīng)保證發(fā)酵罐的溫度波動盡可能小[13]。原料初始溫度與發(fā)酵罐運行溫度相差較大時，會使發(fā)酵罐發(fā)生比較大的溫度波動。需要對物料進行預(yù)熱，避免因溫差過大對發(fā)酵罐運行溫度產(chǎn)生沖擊。高固含量物料流動性差、傳熱慢，需要強制攪拌以促進傳熱，預(yù)處理系統(tǒng)采用雙螺旋帶攪拌以強化傳熱。畜禽糞便通常呈現(xiàn)假塑性流體性質(zhì)，預(yù)熱和攪拌有助于降低物料的粘稠度，利于物料輸送。干式厭氧發(fā)酵時，基質(zhì)和微生物接觸困難，需對其進行預(yù)接種。通過發(fā)酵物回流接種，能促進物料和微生物充分接觸，加速厭氧發(fā)酵進程，提高產(chǎn)氣效果。接種物的濃度一般較進料濃度低，因此，接種還可以起到調(diào)節(jié)水分的作用。預(yù)處理后的物料由帶螺旋喂料裝置的單螺桿泵泵入臥式厭氧發(fā)酵罐。

3.2干式厭氧發(fā)酵罐

厭氧發(fā)酵是整個工藝的核心，沼氣在此階段產(chǎn)生。根據(jù)厭氧發(fā)酵理論，穩(wěn)定的溫度、適宜的碳氮比和pH值、合適的攪拌和良好的厭氧條件是厭氧發(fā)酵效果的保證。因此，設(shè)計過程需重點考慮發(fā)酵系統(tǒng)的密封性、攪拌效果和溫度穩(wěn)定性。

一級臥式厭氧發(fā)酵罐采用臥式橫軸機械攪拌厭氧反應(yīng)器。罐內(nèi)設(shè)有螺旋槳葉軸機械攪拌裝置，槳葉在軸上按螺旋線排列。特殊設(shè)計的螺旋槳葉軸可實現(xiàn)物料的攪拌、推流。物料受螺旋槳葉的推流作用，在發(fā)酵罐內(nèi)呈隨時間推移的塞流式運動，解決了物料逐步向發(fā)酵罐出料端推進難題，實現(xiàn)連續(xù)進出料，連續(xù)發(fā)酵產(chǎn)沼氣。同時攪拌強化了反應(yīng)物料內(nèi)部的傳質(zhì)傳熱，解決了因物料粘稠、致密所導(dǎo)致的傳質(zhì)傳熱困難、沼氣難以逸出等問題，加快了厭氧反應(yīng)速度，提高了發(fā)酵罐處理效率。當(dāng)處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右的物料時，無需添加新鮮水。

二級發(fā)酵罐采用立式發(fā)酵罐，頂部設(shè)置儲氣膜，合二為一，與傳統(tǒng)的貯氣柜相比，減少了厭氧發(fā)酵罐頂蓋以及貯氣柜配置。設(shè)計為常溫發(fā)酵，兼具儲存沼液功能。立式厭氧發(fā)酵罐罐體采用拼裝結(jié)構(gòu)，便于安裝維護和檢修。頂部采用雙膜式貯氣柜，膜式貯氣柜通過調(diào)整內(nèi)外膜之間夾層的空氣壓力以保護外膜并維持貯氣柜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，能承受一定的載荷，并將內(nèi)膜內(nèi)的沼氣輸入輸氣管道供廠區(qū)自用。

3.3出料固液分離系統(tǒng)及后處理系統(tǒng)

臥式厭氧發(fā)酵罐出料經(jīng)泵送至螺旋擠壓固液分離機進行固液分離。由于活塞式泥漿泵的入口低于臥式厭氧反應(yīng)器出料口1.2m，同時活塞泵自身也有一定的自吸能力，出料閥門開啟后，出料較易流入活塞式泥漿泵內(nèi)，經(jīng)泵送至螺旋擠壓固液分離機進行固液分離，分離出的固體進行堆肥處理，滲濾液除部分用于接種物經(jīng)泵回流至預(yù)處理工段外，其余送入二級發(fā)酵罐，滲濾液中未完全發(fā)酵的物料在此進行進一步發(fā)酵產(chǎn)氣。二級立式厭氧罐發(fā)酵后的出料可作液體有機肥料使用。

3.4沼氣凈化儲存

沼氣暫儲于一體式厭氧發(fā)酵罐頂部的雙層膜式儲氣柜。其中外膜為保護并維持儲氣柜的結(jié)構(gòu)，內(nèi)膜收集并儲存沼氣。通過支撐鼓風(fēng)機的充氣，調(diào)整并維持內(nèi)外膜之間夾層中的空氣壓力，并將內(nèi)膜內(nèi)的沼氣送入輸氣管道。儲氣柜內(nèi)沼氣經(jīng)過輸氣管道進入沼氣凈化系統(tǒng)。沼氣凈化系統(tǒng)包括脫水、脫硫及沼氣除雜[14]。由于工程規(guī)模較小，采用2個化學(xué)脫硫罐進行沼氣脫硫。

3.5保溫系統(tǒng)

厭氧發(fā)酵過程受溫度影響很大，高溫厭氧發(fā)酵其最佳溫度為55℃左右[15]。為滿足高溫干式厭氧發(fā)酵對溫度的要求，在發(fā)酵罐外壁設(shè)置加熱盤管，并采用巖棉材料進行強化保溫。加熱盤管內(nèi)的熱水來自熱水儲罐，熱源由沼氣鍋爐提供。主要單元工藝技術(shù)參數(shù)選擇與確定

4.1預(yù)處理快速預(yù)熱混合器

依據(jù)厭氧發(fā)酵工藝要求，原料在此進行加熱、配料、接種、調(diào)質(zhì)、混合。設(shè)計快速預(yù)熱混合器為直徑φ=0.9m，長1.4m，容積0.89m3，外側(cè)采用200mm聚苯乙烯材料保溫。增溫方式采用夾套電加熱方式，攪拌方式為螺旋帶攪拌。

4.2高粘稠物料輸送 經(jīng)過預(yù)處理混合后的物料，干物質(zhì)含量在16%~20%，黏度大、流動性差、固形物含量高。螺桿泵能夠輸送較高濃度的畜禽糞便，能夠耐受長度3~5cm的長纖維。設(shè)計選用了帶絞龍喂料的單螺桿泵。

4.3臥式厭氧反應(yīng)器設(shè)計

4.3.1臥式厭氧反應(yīng)器形狀及材質(zhì)選擇

從反應(yīng)器的設(shè)計方面考慮，圓形結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器受力情況較好，具有結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的優(yōu)點，同時，在同樣的截面積下，圓形反應(yīng)器的周長比正方形少12%。所以，圓形池子的建造費用至少比具有相同截面積的矩形反應(yīng)器低12%以上[16]，本設(shè)計厭氧反應(yīng)器形狀選擇為圓形。

反應(yīng)器材質(zhì)的選擇需要從多方面考慮?？垢g性是厭氧反應(yīng)器首要考慮的問題[17]。一般宜采用鋼筋混凝土構(gòu)筑物或特種材料防腐處理；而從設(shè)備化角度考慮，大部分工程項目均可采用鋼、塑料和玻璃鋼等材質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這樣可將反應(yīng)器轉(zhuǎn)化為能生產(chǎn)的設(shè)備和產(chǎn)品。

本設(shè)計反應(yīng)器主體罐體基材為碳鋼，內(nèi)涂特別防腐蝕涂層，要求達(dá)到耐腐蝕、便于維修，性能優(yōu)良，保溫層外表美觀。

4.3.2臥式厭氧反應(yīng)器攪拌形式

本設(shè)計發(fā)酵原料為秸稈與牛糞。在厭氧發(fā)酵過程中，反應(yīng)器內(nèi)液面上易發(fā)生結(jié)殼現(xiàn)象，阻礙沼氣釋放[18]。攪拌可以使反應(yīng)器內(nèi)的物料混合均勻，溫度、pH、微生物種群等保持均勻一致，還可以大大降低池底沉積及液面浮渣結(jié)殼[13]。采用螺旋槳葉軸機械攪拌裝置，槳葉在軸上按螺旋線排列，槳葉形狀為桿齒式，槳葉軸轉(zhuǎn)速無級可調(diào)。攪拌能耗低，特殊設(shè)計的螺旋槳葉軸可以實現(xiàn)物料的攪拌、推流。解決牛糞發(fā)酵過程中由于粘稠、致密抑制沼氣釋放等問題，加快厭氧發(fā)酵反應(yīng)速度，提高反應(yīng)器效率。物料在發(fā)酵罐中受螺旋槳葉的推流作用，隨時間推移，解決物料逐步向反應(yīng)器出料端推進和干發(fā)酵出料難題。

4.3.3臥式厭氧反應(yīng)器增溫、保溫

沼氣在發(fā)酵過程受溫度影響很大，需要對溫度進行嚴(yán)格的控制，將發(fā)酵料液維持在適宜的溫度，以保證產(chǎn)氣率[19]。為了保證厭氧反應(yīng)在冬季仍可正常運行，對系統(tǒng)實施了增溫和整體保溫措施[20]。本設(shè)計對厭氧消化罐采用200mm厚聚苯乙烯材料進行強化保溫。系統(tǒng)保溫包括厭氧消化罐體的保溫，管道、閥門的保溫?？紤]內(nèi)設(shè)加熱盤管容易表面結(jié)垢，降低換熱效率，維修時需要清空消化池，造成停產(chǎn)，本設(shè)計沿罐壁設(shè)置加熱盤管，采用熱水循環(huán)加熱。結(jié)論

一、本設(shè)計采用畜禽糞便和玉米秸稈為發(fā)酵原料進行干式厭氧發(fā)酵工藝，過程無需添加新鮮水，具有節(jié)能、節(jié)水特點，且所需反應(yīng)器容積小。

二、臥式厭氧反應(yīng)器采用螺旋槳葉軸機械攪拌裝置，特殊設(shè)計的螺旋槳葉軸可以實現(xiàn)物料的攪拌、推流，解決干式發(fā)酵出料難題和牛糞厭氧發(fā)酵過程中由于粘稠、致密抑制沼氣釋放等問題，加快厭氧發(fā)酵反應(yīng)速度，提高反應(yīng)器效率。攪拌轉(zhuǎn)速無需調(diào)級，攪拌能耗低。

三、本工藝方案為干式厭氧發(fā)酵設(shè)計，實現(xiàn)了干式厭氧發(fā)酵連續(xù)進出料，對我國干式厭氧發(fā)酵的研究具有較強的實踐意義。

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第二篇：秸稈沼氣情況匯報

nxx縣秸稈沼氣建設(shè)情況匯報

nxx縣位于河南省西南部，伏牛山南麓，面積2465平方公里，有七山一水二分田之稱。全縣轄16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，65萬人，73萬畝耕地，農(nóng)業(yè)資源十分豐富。全縣正常年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈（含秧蔓）達(dá)70多萬噸，其中小麥秸稈23萬噸,玉米秸稈30萬噸,其他秧稈17萬噸。nxx縣自2006年始發(fā)展戶用沼氣，經(jīng)近幾年的迅猛發(fā)展，止目前全縣已建設(shè)戶用沼氣3萬余座。

長期以來，農(nóng)作物秸稈是廣大農(nóng)民主要的生活燃料、牲畜飼料和有機肥料。隨著農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移、能源消費結(jié)構(gòu)的改善和各類替代燃料的應(yīng)用，開始出現(xiàn)了地區(qū)性、季節(jié)性、結(jié)構(gòu)性的秸稈過剩，地頭、村口亂堆亂放，造成環(huán)境污染，資源浪費。為解決秸稈污染及部分地區(qū)沼氣用戶無養(yǎng)殖、糞源不足等問題，化害為利,變廢為寶，探索秸稈綜合利用新途徑，2010年nxx縣農(nóng)業(yè)局把發(fā)展秸稈沼氣作為全年的重點工作來抓，加強組織領(lǐng)導(dǎo)，廣泛宣傳發(fā)動，認(rèn)真考察學(xué)習(xí)，搞好典型示范，對發(fā)展秸稈沼氣進行了有益的探索?，F(xiàn)將我縣秸稈沼氣的主要技術(shù)措施及具體做法匯報如下：

一、主要技術(shù)措施

近幾個月來，nxx縣農(nóng)業(yè)局能源站通過對不同池型、不同原料、不同用量等方面的試驗示范，探索出了一套在秸稈沼氣建設(shè)方面的成功經(jīng)驗。春季在灌漲鎮(zhèn)楊洼村、宋營村進行了以小麥秸稈為主的秸稈沼氣示范，秋季在灌漲鎮(zhèn)劉營村進行了以玉米秸稈為主的秸稈-1-

沼氣示范，共示范推廣400戶。

1、池型選擇。秸稈沼氣池型應(yīng)選用旋流布料型，該池型有利于攪拌，防止結(jié)殼，有利于產(chǎn)氣。

2、原料準(zhǔn)備。建設(shè)一個8立方米的秸稈沼氣池。

建設(shè)一個8立方沼氣池需準(zhǔn)備以下原料：

需玉米、小麥等秸稈400公斤，碳銨15公斤（或尿素6公斤）。水450公斤。網(wǎng)眼袋100—120個。

3、原料粉碎。用ZS1100-2柴油粉碎機去篩粉碎，將秸稈粉碎成1—3厘米。

4、拌料堆漚。（1）建立堆漚坑：在平地上挖深20厘米的淺坑，下鋪塑料布，用以堆漚秸稈。（2）均勻拌料：將15公斤碳銨加水化開后，與450公斤水均勻潑灑在秸稈上，在堆漚坑上翻倒3次，混合均勻，以用手捏緊秸稈有少量的水滴下為宜。（3）堆漚：將拌勻的秸稈起堆堆漚，在堆垛的四周及頂部每隔30—50厘米打1個孔，以利通氣，用塑料薄膜覆蓋嚴(yán)密，若氣溫低應(yīng)加蓋草苫保溫，堆漚7-8天，待秸稈長出白色菌絲，堆漚成功。（4）裝袋：用網(wǎng)眼袋將已堆漚成的秸稈裝起備用，每袋15斤左右，每池可裝100——120袋。

5、投料啟動。將裝好袋的秸稈人工均勻擺放池內(nèi)，而后用抽渣車加入沼液3方，再補充水和糞1.5方。待液面距密封口60—70厘米時，然后封池啟動。放氣2—3天后在灶具上試火，直到正常燃燒為止。

二、經(jīng)驗與體會

1、堆漚時只用清水和碳銨，不加入人糞尿、沼液和腐熟劑，不影響使用效果。同時只用清水和碳銨進行堆漚，秸稈干凈，便于人工裝袋和人工擺放。

2、新池在投料啟動時，接種物沼液至少要達(dá)到1方以上，否則產(chǎn)氣緩慢。

3、若前期火苗太小，可適當(dāng)再加入10公斤碳銨，調(diào)節(jié)碳氮比。

4、使用2—3個月后，氣壓下降時，將沼液用人工或機械的方法從進料口投入池內(nèi)，進行循環(huán)攪拌，時間約半個小時。同時每隔15——20天，可補充少量的人畜糞尿，保證正常使用。

二、主要做法

1、領(lǐng)導(dǎo)高度重視，明確發(fā)展方向。近年來，農(nóng)村秸稈亂堆、亂放、亂燒，污染環(huán)境，浪費資源，已成為新農(nóng)村建設(shè)中的難題。為此，nxx縣委、縣政府高度重視，縣長全新明多次強調(diào)要把推進秸稈綜合利用作為落實科學(xué)發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，改善農(nóng)村生活條件，提高農(nóng)民生活質(zhì)量的重要舉措來抓，并明確提出要搞好秸稈沼氣的示范推廣工作。2010年，農(nóng)業(yè)局把示范推廣秸稈沼氣，解決秸稈轉(zhuǎn)化，推進秸稈綜合利用，作為全年的重點工作來抓，成立了秸稈沼氣領(lǐng)導(dǎo)小組，專門負(fù)責(zé)秸稈沼氣推廣工作，確保工作有序開展。

2、外出考察學(xué)習(xí)，堅定發(fā)展信心。根據(jù)全年工作整體安排部署，秸稈沼氣領(lǐng)導(dǎo)小組分別于農(nóng)歷年前、年后，兩次組織農(nóng)業(yè)局、能源站、部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)及農(nóng)民沼氣技能工，先后赴南陽、新鄉(xiāng)、安陽及

湖北仙桃市等地考察學(xué)習(xí)秸稈綜合利用的先進經(jīng)驗和先進技術(shù)?？疾旖M先后考察了：安陽市安陽縣永和鄉(xiāng)西街村秸稈沼氣集中供氣工程、新鄉(xiāng)市延津縣石婆固鎮(zhèn)南鄭莊村常規(guī)糞便加秸稈戶用沼氣、南陽市臥龍區(qū)陸營鎮(zhèn)朱屯村大型集中供氣工程、南陽市臥龍壓力容器廠秸稈固化項目和湖北省仙桃市張溝鎮(zhèn)紅旗村、東升村的戶用秸稈沼氣?？疾旖Y(jié)束后，農(nóng)業(yè)局認(rèn)真組織，討論學(xué)習(xí)各地的先進經(jīng)驗，召開鄉(xiāng)村干部座談會，堅定了發(fā)展秸稈沼氣的信心和決心。

3、廣泛宣傳發(fā)動，營造發(fā)展氛圍。群眾對一個新事物、新技術(shù)的推廣應(yīng)用有一個認(rèn)識、了解、接受和使用的過程。如果任其自然發(fā)展，這一過程將比較漫長。為加快推進秸稈沼氣進程，政府要擔(dān)負(fù)起宣傳、推廣的責(zé)任，通過強力推介，讓群眾盡快了解情況，積極參與，形成氛圍。為此，我們一是在縣電視臺開辟秸稈沼氣專題節(jié)目，通過新聞報道、專題報道，深入宣傳秸稈沼氣的技術(shù)特點、應(yīng)用情況、典型事例、效益收益；二是通過懸掛宣傳條幅、張貼宣傳圖畫、發(fā)放宣傳資料等多種形式，進行廣泛宣傳，營造發(fā)展秸稈沼氣的輿論氛圍。

4、典型示范帶動，推進發(fā)展進程。村看村、戶看戶，群眾看干部。在推進秸稈沼氣工作中，我們注重在農(nóng)村黨員干部中培養(yǎng)先進典型，充分發(fā)揮典型的示范帶動作用，先后投資20余萬元，購置了秸稈粉碎機、抽渣車、網(wǎng)眼袋等，在灌漲鎮(zhèn)楊洼村、宋營村、劉營村、郭營村建立秸稈沼氣示范點。同時組織各鄉(xiāng)鎮(zhèn)村組干部、科技能人到示范點實地參觀，算清成本效益賬，使越來越多的農(nóng)民由懷

疑到感興趣，并積極參與到秸稈沼氣工作中，以點帶面，推進了工作的迅速開展。

5、建立沼氣服務(wù)站，確保健康發(fā)展。秸稈沼氣作為新生事物，屬于新技術(shù)，操作方法較復(fù)雜，且要用專門的機具粉碎，不適用于一家一戶操作，必須配套物業(yè)服務(wù)站，為農(nóng)戶提供進、出料和日常維護服務(wù)。為推進秸稈沼氣發(fā)展，農(nóng)業(yè)局能源站多方籌資，沿312國道灌漲鎮(zhèn)征地10余畝，建立了一個秸稈綜合利用服務(wù)站，服務(wù)站采取市場化運作的方式，開展協(xié)會制、承包制等服務(wù)模式，通過合理收費，形成沼氣物業(yè)管理長效機制，確保秸稈沼氣健康發(fā)展。

四、存在的不足

1、機制有待完善。秸稈沼氣推廣工作重點在物業(yè)管理，難點也在物業(yè)管理。由于秸稈沼氣推廣在目前還是個新事物，在我縣仍處于示范推廣階段，技術(shù)上是成熟的，但物業(yè)服務(wù)站的運行模式還在探索階段，沒有成熟的經(jīng)驗可借鑒。我縣雖已建立了一批沼氣服務(wù)網(wǎng)點，但均處于初期運行階段，運行機制還不成熟，存在許多需要完善的地方。

2、投入有待增加。秸稈沼氣推廣適宜面極廣，養(yǎng)殖戶、非養(yǎng)殖戶、集中居住區(qū)均可以推廣，也就意味著必須有更大的投入才能進行，尤其是服務(wù)網(wǎng)點建設(shè)，秸稈沼氣的示范推廣，更急需上級部門的扶持。

3、宣傳有待深入。由于我縣秸稈沼氣剛起步，還處于示范推廣階段，雖然進行了一些宣傳培訓(xùn)，但還沒有在全社會形成共識，還

沒有形成發(fā)展秸稈沼氣的濃厚氛圍，宣傳的面還有待進一步拓展。

五、下一步打算

1、搞好典型帶動。計劃在灌漲鎮(zhèn)劉營村高標(biāo)準(zhǔn)打造一個秸稈沼氣示范村。該村正建沼氣戶達(dá)228戶，秸稈沼氣使用戶力爭達(dá)到90%以上，推行會員制服務(wù)，物業(yè)化管理。

2、納入目標(biāo)管理。今年縣委、政府把秸稈沼氣建設(shè)納入對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的目標(biāo)管理考評，要求各鎮(zhèn)的秸稈沼氣發(fā)展要占到今年沼氣建設(shè)任務(wù)的50%以上，進一步加快推廣進度。

3、加強業(yè)務(wù)培訓(xùn)。進一步強化業(yè)務(wù)培訓(xùn)，尤其是服務(wù)網(wǎng)點的物業(yè)管理人員，不僅要培訓(xùn)技術(shù)技能，還要培訓(xùn)經(jīng)營之道，使沼氣物管人員變成懂技術(shù)、會經(jīng)營的復(fù)合型人才，保證服務(wù)網(wǎng)點能長期、高效運轉(zhuǎn)，推進秸稈沼氣健康發(fā)展。

4、強化宣傳發(fā)動。通過現(xiàn)場會、典型引導(dǎo)、宣傳媒體、科技入戶等形式，開展深入宣傳發(fā)動工作，引起社會的共識，以實實在在的效益來帶動老百姓參與熱情，為下一步大規(guī)模推廣奠定堅實基礎(chǔ)。

5、探索服務(wù)機制。政府引導(dǎo)、市場運作是方向。要加強宣傳力度，優(yōu)化服務(wù)，合理收費，加強隊伍建設(shè)，不斷創(chuàng)新服務(wù)機制，形成服務(wù)好、收費低、覆蓋廣的長效運行機制。

nxx縣農(nóng)業(yè)局能源站

2010年7月26日

第三篇：秸稈沼氣技術(shù)（xiexiebang推薦）

淺 談 秸 稈 沼 氣 化 技 術(shù)

農(nóng)資1111班 鄭雨漩 201111311131 背 景

自大型聯(lián)合收割機逐步推廣以來，農(nóng)民處理秸稈的主要途徑變?yōu)橹苯釉谔镩g燃燒，給大氣造成污染，或?qū)⑵涮钊氲剡叺臏虾?，使溝河烏黑發(fā)臭，魚蝦絕跡，地下水嚴(yán)重污染，威脅農(nóng)民的飲水安全。原 因

① 麥茬高度太大 由于機械原因，大型聯(lián)合收割機作業(yè)后的麥茬較高,一般在20cm以上。

② 農(nóng)村大量青壯年外出打工 農(nóng)村約有50%-70%不等的人口外出打工，返鄉(xiāng)收麥的農(nóng)民工希望快速高效的完成麥?zhǔn)?，以便盡快返回工地。

③ 秸稈作為燃料的需求大幅下降 農(nóng)民開始使用煤炭，電爐等其它能源，使秸稈作為燃料的比例大幅下降，同時大量人口外出使得秸稈作為燃料的需求大幅下降。

④ 農(nóng)民認(rèn)識不足 農(nóng)民環(huán)保意識差，對燃燒秸稈的危害認(rèn)識不足。危 害

① 造成嚴(yán)重的能源浪費 小麥秸稈燃燒的熱值為1.3343×10-4KJ/kg，計算中國約3億畝麥田可產(chǎn)生秸稈，可產(chǎn)生的能

量約1.6×10-15KJ相當(dāng)于4.4×10-11度電，直接焚燒秸稈將造成十分巨大的能源浪費。

② 降低了土壤中的養(yǎng)分及有機質(zhì)含量 秸稈中含氮，磷，鉀，有機質(zhì)，燃燒有機質(zhì)氮磷等元素生成氣體會發(fā)到大氣，僅有少量的鉀留在土壤中，使土壤肥力嚴(yán)重降低。同時秸稈燃燒時殺死了許多土壤中的有益微生物和昆蟲，如消化細(xì)菌，破壞了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，造成土壤板結(jié)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

③ 燒傷農(nóng)作物引發(fā)火災(zāi) 秸稈燃燒必不可避免的會將相鄰地塊中的其它農(nóng)作物或田邊地頭的樹木燒傷燒死，造成較大的經(jīng)濟損失。

④ 影響交通 秸稈燃燒時，產(chǎn)生大量煙霧，使能見度降低，對公路鐵路民航等交通運輸部門造成重大影響，并引起了一些交通事故，造成生命財產(chǎn)的損失。⑤ 環(huán)境污染 概 念

我國不但是一個產(chǎn)糧大國，也是秸稈生產(chǎn)大國，秸稈年產(chǎn)量約7億噸。河南省是以生產(chǎn)小麥、玉米、花生、水稻等農(nóng)作物為主的農(nóng)業(yè)大省，其秸稈資源豐富。秸稈發(fā)酵制沼氣就是秸稈有效利用的一種方式，秸稈沼氣的發(fā)展不但解決了秸稈利用率低的問題，而且提供了廉價清潔能源。

秸稈沼氣：利用沼氣設(shè)備，以秸稈為主要原料，在嚴(yán)格的厭氧環(huán)境和一定的溫度，水分，酸堿度等條件下，經(jīng)過沼氣細(xì)菌的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生 的一種可燃性氣體。

分 類

? 農(nóng)村戶用秸稈沼氣，池容8～12立方米，以農(nóng)戶為建設(shè)單元，沼氣自產(chǎn)自用。

? 秸稈生物氣化集中供氣，屬于中小型沼氣工程，池容一般100～200立方米，以自然村為單元建設(shè)沼氣發(fā)酵裝置和儲氣設(shè)備等，通過管網(wǎng)把沼氣輸送到農(nóng)戶家中。

? 大中型秸稈生物氣化工程，池容一般在300立方米以上，主要適用于規(guī)?；N植園或農(nóng)場秸稈集中處理，所產(chǎn)沼氣主要用于發(fā)電。工 藝 流 程

人們要想有效地獲得利用沼氣，就必須滿足生成沼氣的7個條件：嚴(yán)格的厭氧環(huán)境、足夠和優(yōu)良的接種物、必要的發(fā)酵溫度（8-60℃)、適宜的酸堿度、適宜的原料濃度和碳氮比、堅持不懈的攪拌、嚴(yán)防加入抑制劑。

操 作 要 點

一、秸稈鍘短

用鍘草機將秸稈鍘成3-6cm；玉米桿則需要用具有揉搓功能的秸稈揉搓機粉碎。每立方米沼氣池需秸稈50kg以上。

二、秸稈潤濕

將鍘好的秸稈加水進行潤濕（比例1：1），操作時邊加水邊翻料，最好用糞水，潤濕要均勻。潤濕15~24小時，用塑料布覆蓋，以利秸稈充分吸水。

三、原料拌制

用1kg菌劑和5kg碳銨（以8m3為例，400kg秸稈），分層均勻撒到已潤濕的秸稈上。邊翻、邊撒、邊補充水分，將秸稈、菌劑和碳銨進行拌和，一般需要翻兩次使之混合均勻。補充水量320~400kg，地面無積水，用手捏緊，有少量的水滴下，保證秸稈含水率在65~70%。

四、秸稈收堆

將拌勻的秸稈自然收堆，堆寬1.2~1.5m，堆高為1~1.5m（按季節(jié)不同而異），熱天宜矮、冬天宜高。并在料堆四周及頂部每隔30~50cm

用尖木棒扎孔若干，以利通氣。

五、秸稈堆漚

用塑料布覆蓋，防止水分蒸發(fā)和下雨淋濕，覆蓋時在料堆底部距地面留10cm空隙，以便透氣、透風(fēng)。待堆垛內(nèi)溫度達(dá)到50℃以上后，維持3天。當(dāng)堆垛內(nèi)能看到一層白色菌絲時，秸稈變軟呈黑褐色即可。堆料即可入池。

六、混料入池

將堆漚好的秸稈趁熱直接由天窗口加入，同

時加入碳銨和接種物；為保證加入均勻，應(yīng)先進一部分秸稈，再進一部分接種物，如此反復(fù)直至進完為止。

七、補水封池

最后補水（溫水）至零壓水位線處，并在池內(nèi)料堆上用長桿打孔若干，保證出氣順暢。過于偏酸或過于偏堿的水應(yīng)調(diào)節(jié)好酸堿度后再使用。

調(diào)節(jié)方法：偏酸應(yīng)加入草木灰或澄清的石灰水溶液，偏堿加醋酸可以調(diào)節(jié)。用無雜質(zhì)、砂石的黃粘土摔打揉熟后封池。

八、點火試氣

放氣2～3天，把雜氣排完，開始試火，若點不著，繼續(xù)放氣，直至點著。先用火機在灶具上點試氣(甲烷含量在30%上火機能點著)。燒1~2天后，才能在灶具上打著火(甲烷含量在55%以上)，正常用氣，秸稈沼氣啟動成功。

九、補充原料

對于以秸稈為主原料的沼氣池，隨著沼氣的利用，秸稈會有一定消耗，沼氣池運行中產(chǎn)氣量出現(xiàn)較大波動時，應(yīng)進行經(jīng)常性攪拌。一般在產(chǎn)氣量不能維持每天正常使用時（4個月以后），可適當(dāng)補加一部分堆漚好的秸稈。

補料時應(yīng)堅持先出后進、少量多次的原則；

出料應(yīng)觀察壓力表變化情況，壓力表接近零時停止出料，防止出現(xiàn)負(fù)壓損壞池體。

十、大出渣料

在沼氣池運行6~8個月之后，池中秸稈消耗殆盡，需要大出料（結(jié)合農(nóng)時）。在保證沼氣池內(nèi)無沼氣殘留的情況下，可將天窗蓋打開用齒鈀將上層部分耙出，中部、底部相對較稀的部分，可用真空抽渣車直接吸出。注意：出料時保留底部三分之一沼渣和沼液，留待下次進料做接種物使用。效 益 分 析

一、能源效益

8-10立方米沼氣池年產(chǎn)沼氣450立方米，解決3-5口之家農(nóng)戶10-12個月的生活燃料，節(jié)煤約1噸（約合近1600塊煤球）價值約800余元，節(jié)電100度約60元，合計將近1000元。

二、經(jīng)濟效益

一方面與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，氣肥、沼氣儲糧、沼渣肥田栽蘑菇養(yǎng)蚯蚓、沼液浸種、喂豬等，改善品質(zhì)增加收入。另一方面促進養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，增加收入。

三、生態(tài)效益

緩解能源緊張，減少樹木砍伐，保持和恢復(fù)森林植被，促進生態(tài)環(huán)境的改善。

四、社會效益

減輕勞動強度，解決部分剩余勞動力，勞動消費，增強農(nóng)民科技意識。

五、環(huán)衛(wèi)效益

改善農(nóng)村衛(wèi)生環(huán)境，提高農(nóng)民的健康水平。影 響 因 素 ? 政策不完善

?

技術(shù)不成熟

?

宣傳不到位

政策不完善 據(jù)調(diào)查，國內(nèi)秸稈沼氣建設(shè)重視程度不夠，投資力度不大。政府應(yīng)重視秸稈沼氣工作的建設(shè)發(fā)展。在政策上，制定相關(guān)政策，確保秸稈沼氣的發(fā)展能得到政府和企業(yè)的大力支持；在資金上，加大對秸稈沼氣的補貼扶持力度。通過政府對生態(tài)用電電價的補貼，農(nóng)戶在沼氣發(fā)電上網(wǎng)上得到了實惠，有力的促進了生態(tài)能源的開發(fā)利用。

技術(shù)不成熟 一方面，秸稈成分中缺少氨磷，不利于微生物的生長，因此利用秸稈制沼氣在一定程度上增大了微生物分解的難度，現(xiàn)在所

采用的發(fā)酵技術(shù)還不能夠完全滿足秸稈沼氣發(fā)展的需要，只能在小范圍內(nèi)實施應(yīng)用。另一方面，秸稈沼氣應(yīng)用實踐的受挫，導(dǎo)致秸稈發(fā)酵制沼氣的研究受挫，因而應(yīng)注重培養(yǎng)秸稈沼氣的專業(yè)技術(shù)人員，盡快開發(fā)出便捷、經(jīng)濟的秸稈發(fā)酵技術(shù)，以科研促進生產(chǎn)。

宣傳不到位 秸稈沼氣是近幾年新興的生物質(zhì)能源，農(nóng)戶對此認(rèn)識不足，主要是宣傳力度不夠和示范性工作不到位。政府應(yīng)鼓勵技術(shù)人員下鄉(xiāng)宣傳，耐心真誠地向農(nóng)戶講解秸稈綜合利用的前景和他們所獲取的利益，傳授簡便、實惠的秸稈沼氣發(fā)酵技術(shù)，同時，要選擇示范村，讓農(nóng)戶看到效果。把農(nóng)業(yè)副產(chǎn)業(yè)變成重要農(nóng)產(chǎn)品，提高秸稈的市場價值，用效益吸引農(nóng)民自覺參與秸稈沼氣的建設(shè)和利用工作，從根本上解決秸稈整體利用率低的問題。應(yīng) 用 前 景

我國經(jīng)濟正處在高速發(fā)展的階段，對資源需求量逐步增大，而我國人均資源量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，因此秸稈沼氣在一定程度上將解決煤、石油等燃料的需求量，為突破我國經(jīng)濟發(fā)展的資源瓶頸做出重大貢獻，為緩解環(huán)境壓力，推動社會可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。綜合開發(fā)秸稈發(fā)酵制沼氣的產(chǎn)業(yè)鏈，使沼氣成為真正為農(nóng)民服務(wù)的高效清潔能源，農(nóng)民致富的便捷之路。同時應(yīng)該積極借鑒國內(nèi)外成功的經(jīng)驗，綜合各地的實際情況，開發(fā)出一套真正實用的秸稈發(fā)酵制沼氣技術(shù)。注重新技術(shù)的推廣和利用，加強政府的引導(dǎo)和鼓勵作用，使沼氣的發(fā)展向縱向推進，進而推動社會主義新農(nóng)村的建設(shè)。

第四篇：沼氣干發(fā)酵技術(shù)

沼氣干發(fā)酵技術(shù)

更新時間：2009-07-20 13:53 來源： 作者: 閱讀：275 網(wǎng)友評論0條

沼氣干發(fā)酵是指以秸稈、畜禽糞便等有機廢棄物為原料(干物質(zhì)濃度在 20 %以上),利用厭氧菌將其分解為 CH4 ,CO2 ,H2S 等氣體的發(fā)酵工藝。沼氣干發(fā)酵由于其發(fā)酵原料的干物質(zhì)濃度高而導(dǎo)致的進出料難、傳熱傳質(zhì)不均勻、酸中毒等問題 ,是沼氣干發(fā)酵的技術(shù)難點 ,對此國內(nèi)外都進行了深入的研究。

我國從20世紀(jì)80年代起開始了戶用沼氣干發(fā)酵研究 ,取得了一定的成果。葉森等從 1986 年開始研究自動排料沼氣干發(fā)酵裝置和相應(yīng)的半連續(xù)干發(fā)酵工藝 ,于1988年8月通過了由農(nóng)業(yè)部能源環(huán)保局主持的技術(shù)鑒定。馬云瑞等研制了分離儲氣恒壓干發(fā)酵池 ,其產(chǎn)氣量基本能夠滿足四口之家一日兩餐(6月～10月)炊事用能及照明用能(5 月～l1月)。康恒德發(fā)明了小型高效穩(wěn)壓式自動漫滲濾干發(fā)酵沼氣池。北京合百意生態(tài)能源科技開發(fā)有限公司對沼氣干發(fā)酵菌種進行了研究 ,研制了預(yù)處理秸稈復(fù)合菌劑和低溫高效甲烷菌 ,目前正在進行推廣示范。我國在21世紀(jì)初開始了大型沼氣干發(fā)酵研究 ,目前還處于小試研究階段。甘如海對畜禽糞便厭氧干發(fā)酵處理攪拌反應(yīng)器進行了研究 ,設(shè)計試制出臥式螺帶攪拌發(fā)酵罐 ,通過試驗得出了操作參數(shù)對發(fā)酵產(chǎn)氣過程的影響情況 ,確定了最優(yōu)操作參數(shù)。晏水平對大中型集約化養(yǎng)殖場畜禽糞便高溫厭氧干發(fā)酵處理工程中的罐體加熱保溫裝置進行了研究 ,其具體研究內(nèi)容是罐體加熱保溫裝置的選型和操作參數(shù)設(shè)計 ,為大型沼氣干發(fā)酵系統(tǒng)的工程化提供了一定的基礎(chǔ)理論。國外對沼氣干發(fā)酵技術(shù)的研究比我國早 ,整體技術(shù)水平較我國領(lǐng)先。從20世紀(jì) 40 年代起 ,德國、法國和阿爾及利亞就開始運用批量式沼氣干發(fā)酵技術(shù)。20 世紀(jì) 80 年代 ,德國、荷蘭、瑞士、布基納法索、尼日爾等國家對沼氣干發(fā)酵進行了深入的研究。20世紀(jì) 90 年代 ,德國大量資助新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)的研發(fā) ,在 90 年代末 ,該項工藝和裝備通過了中試 ,并于 2002 年生產(chǎn)出產(chǎn)業(yè)化裝備 ,投入實際運行。目前 ,國外的沼氣干發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)成熟 ,如車庫型干發(fā)酵系統(tǒng)、氣袋型干發(fā)酵系統(tǒng)、干濕聯(lián)合型發(fā)酵系統(tǒng)、滲濾液儲存桶型干發(fā)酵系統(tǒng)等大型沼氣干發(fā)酵系統(tǒng) ,已經(jīng)投入生產(chǎn)性應(yīng)用 ,可進行規(guī)?；恼託馍a(chǎn)。

沼氣干發(fā)酵工藝《農(nóng)村實用工程技術(shù)(農(nóng)業(yè)工程)》 1986年02期

沼供

【摘要】：正 干發(fā)酵是指發(fā)酵原料中的總固體干物質(zhì)濃度在20％以上的一種發(fā)酵工藝,是批量厭氧發(fā)酵的主要類型,也有人把干發(fā)酵叫做固體發(fā)酵或高濃度發(fā)酵。它的主要優(yōu)點是:池容產(chǎn)氣率較高(一般都在0.25米~3/米~3·天以上),因而可以節(jié)省建池投資,一般五口人之家,有四至五立方米就足夠了。另外,發(fā)酵池結(jié)構(gòu)簡單,進出料和維修部比較方便、安全。節(jié)約用水,沼渣肥料質(zhì)高量少,運輸方便,節(jié)省運輸勞力,因而非常適合使用干糞作肥料的北方農(nóng)村和干旱地區(qū)推廣應(yīng)用。干發(fā)酵的顯著特點是發(fā)酵基質(zhì)的總固體含量較高,它是在較高的揮發(fā)酸含置水平上發(fā)酵運轉(zhuǎn),工藝技術(shù)的核心是防止有機酸的過量積累。因此,根據(jù)各地的經(jīng)驗,應(yīng)掌握好以下幾個工藝步驟:

沼氣干發(fā)酵工藝

2010-05-20 13:37:19 作者：蒲公英 來源：中國生物能源網(wǎng) 瀏覽次數(shù)：523 網(wǎng)友評論 5 條

沼氣干發(fā)酵工藝

干發(fā)酵是指以有機廢棄物為原料(干物質(zhì)濃度在20%以上),利用水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌將其分解為CH4、CO2、H2 S等氣體的發(fā)酵工藝。由于固體濃度太高難以采用連續(xù)投料或半投料的...干發(fā)酵是指以有機廢棄物為原料(干物質(zhì)濃度在20%以上),利用水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌將其分解為CH4、CO2、H2 S等氣體的發(fā)酵工藝。由于固體濃度太高難以采用連續(xù)投料或半投料的投料方式，絕大多數(shù)均采用批量投料。

許多研究表明,干發(fā)酵由于其總固體含量較高,容易在發(fā)酵初期產(chǎn)生大量的有機酸,造成酸中毒現(xiàn)象,最終導(dǎo)致啟動失敗。許多研究都針對加大接種量或預(yù)處理等調(diào)控措施而展開,而對造成不同底物快速酸化的主要原因研究很少。

比如像以秸稈為原料的干發(fā)酵方法（同時也適合于糞草混合發(fā)酵）要點的關(guān)鍵：①添加足夠的優(yōu)質(zhì)接種物；②秸稈要切碎并且用石灰水預(yù)處理，并進行池內(nèi)外堆漚；③添加適量氮源，發(fā)酵濃度為20%——30%。

一、配料和預(yù)處理 1.秸稈用量和預(yù)處理

風(fēng)干秸稈（TS=85%）切成150毫米左右的小段，加石灰水潑濕，再將接種物總用量的1/3混入，進行池外堆漚，堆漚時間為2～3天。堆漚的目的是初步破環(huán)秸稈的纖維——木質(zhì)結(jié)構(gòu)，并增加秸稈容重，以提高單位池容的秸稈處理量。堆漚結(jié)束后加入其余接種物和氮肥，入池再堆漚24小時，用以增加啟動的料溫。

這時平均體積產(chǎn)氣率可超過0.2米 /（米·天）。如果增加糞便，則由于平均體積有機負(fù)荷率增加，可以提高平均體積產(chǎn)氣率。2.接種物

對接種物的要求與其他發(fā)酵工藝相同，接種物的數(shù)量應(yīng)為秸稈質(zhì)量的1.5倍以上。它是保證干發(fā)酵正常進行的關(guān)鍵。池外堆漚時先用1/3的量，其余的入池時再加入。3.添加氮源

由于采用的是批量投料方法，平時沒有含氮豐富的糞尿流入，而秸稈本身含氮量不足，因此必須再入池時補充氮源。但由于干發(fā)酵的水分含量較少，太多的氮易造成發(fā)酵抑制。所以加碳酸氫銨時用量為秸稈用量的2%，加尿素時為秸稈用量的1%。4.用石灰水預(yù)處理

石灰的用量應(yīng)為秸稈質(zhì)量的5%，此項措施的目的在于破環(huán)秸稈的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)，并中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸，以防止pH值下降。

二、濃度控制

用加水量來控制料液的濃度，石灰5千克加水100千克配成石灰水用于預(yù)處理；接種物（TS%=10%）按1：1加水稀釋；氮肥每千克加水50千克溶解后使用。由于堆漚過程中水分會損失，按上述比例加水，一般可將濃度控制在20%——30%。

三、發(fā)酵周期

為了充分利用沼氣池和積造有機肥，南方地區(qū)在冬春季可以采用一個發(fā)酵周期，約150——200天；夏秋季（5—10月）可采取兩個發(fā)酵周期，每個周期約為90——100天。各地區(qū)應(yīng)該把發(fā)酵周期和農(nóng)事用肥密切結(jié)合起來考慮。

四、貯氣問題

干發(fā)酵池必須附有貯氣設(shè)施，如塑料貯氣袋、分離浮罩或水壓式貯氣池。不過采用每戶一個干發(fā)酵池和一個水壓式池最簡便。

沼氣成分檢測的主要方法有奧氏氣體分析方法、氣相色譜GC分析方法、熱催化元件檢測方法和紅外檢測方法。

奧氏成分檢測分析儀：采用氫氧化鈉溶液吸收CO2，以焦性沒食子酸堿性溶液吸收CO2，采用爆炸燃燒法后采用吸收法測量CH4，從而測出CH4、CO2、O2的含量。該方法結(jié)構(gòu)簡單，但是需要采集代表性的氣體，且不能現(xiàn)場分析，此外每年都需要購置大量的藥劑，人員需要培訓(xùn)且分析測試勞動強度較大。

氣相色譜GC分析方法：采用將采樣的氣體利用其物理吸附能力差別在色譜柱中分離然后采用TCD傳感器分析其CH4、CO2、O2，該方法測試簡單，但是色譜價格相對較貴，需要采樣，不能現(xiàn)場分析。

熱催化檢測方法：將熱催化（黑白）元件—補償元件和橋臂電陰構(gòu)成惠斯頓電橋加一恒定電壓，由于熱催化元件的骨架是鉑絲材料，電流流過時加熱，使溫度為500度左右，當(dāng)遇到瓦斯氣體時，瓦斯氣體接觸催化元件表面時會發(fā)生氯化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量，使催化元件溫度升高，阻值增大，電橋輸出不平衡電壓，反映被測甲烷的濃度。該方法的優(yōu)點是：價格低廉，適合煤礦測量甲烷是否超標(biāo)，已經(jīng)普遍使用在便攜瓦斯分析儀以及固定式瓦斯傳感器。缺點是:需要頻繁標(biāo)定，7天標(biāo)定一次，只有一年使用壽命，精度差（10%），壽命短，只能測量0—4%以下的瓦斯。高濃度使得傳感器中毒甚至報廢，此外不能測量CO2。紅外檢測方法：采用CH4、CO2氣體會吸收款3.4um，4.26um的中外紅外波長的特點,通過紅外吸收率的變化得到CH4、CO2含量，同時可以配合電化學(xué)傳感器得到O2、H2S含量。目前是國外從事沼氣測量的首選測量儀器，目前我國在開展的情節(jié)發(fā)展機制CDM項目都要求采用紅外沼氣分析儀檢測沼氣的成份，其優(yōu)點是可以在線實時測量，不需要氣袋采樣，沒有耗材消耗,測量精度高，不需要頻繁標(biāo)定，測量量程0—100%，既可測量沼氣池氣體成分，也可測量沼氣泄漏。

奧氏氣體分析儀由于不能現(xiàn)場分析，且每年都需要購置大量的試劑（除非政府每年都有試劑費用的財政安排），分析測試復(fù)雜，勞動強度大，因此不適合農(nóng)村沼氣分析工作；氣相色譜是目前我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域測量沼氣CH4、CO2的推薦實驗室方法，需要采樣后實驗室分析，但是其購置價格昂貴，操作十分復(fù)雜，在沼氣現(xiàn)場使用困難

沼渣成分分析

摘要：

以反芻動物糞便厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣剩余物沼渣為研究對象,采用振動篩分分組、統(tǒng)計分析、圖像處理和Fibertec 2010&M6纖維分析系統(tǒng)分析等方法,對沼渣的物理成分及沼渣纖維化學(xué)成分進行了測定分析.研究結(jié)果表明,沼渣主要由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64%的纖維、35%的非礦物質(zhì)和1%的礦物質(zhì)組成;沼渣纖維巾纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、灰分及其它各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為44.8%、21.9%、15.6%和17.7%.從而得出結(jié)論:反芻動物糞便厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后的沼渣中纖維素含量較水稻、小麥和玉米等作物秸稈的高5%以上,半纖維素含量較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸稈低5%.研究結(jié)果為沼渣資源化、高值化利用技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ).世界最新干法（固體）沼氣發(fā)酵技術(shù)簡介

中國新能源網(wǎng) | 2006-6-1 14:29:00 | 新能源論壇 | 我要供稿

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傳統(tǒng)的沼氣發(fā)酵均采用濕法技術(shù)，由于濕法技術(shù)發(fā)酵耗能高、處理干物質(zhì)的成本高等一系列缺點，限制了其適應(yīng)的范圍和地域。

由于連續(xù)性干法沼氣發(fā)酵工藝太復(fù)雜、成本過高，因此未能得到推廣。

從90年代起，德國大量資助了新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)的研發(fā)。90年代末，德國間歇式干法沼氣工藝和裝備通過了中試，2002年，生產(chǎn)出工業(yè)級裝備并投入實際運行。

新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)比起傳統(tǒng)的濕法技術(shù)有下述優(yōu)點：

1）自身耗能低，冬季僅耗用自身產(chǎn)生的能量10-15%。而濕法要耗用30%左右的能量，在北方寒冷地區(qū)冬季甚至?xí)_(dá)到45%，因而大大限制了沼氣技術(shù)在北方寒冷地區(qū)的推廣。

2）可以直接處理農(nóng)作物秸稈和城市垃圾等固體可發(fā)酵有機物，大大節(jié)省了預(yù)處理成本。

3）由于沒有攪拌器和管道，發(fā)酵不受干擾物質(zhì)如塑料、木塊、沙石等的影響，因而不需花費人力和設(shè)備將其在發(fā)酵前檢出。

4）在發(fā)酵罐/室中沒有攪拌器等運動部件，因此系統(tǒng)的可靠性很高。

5）沼氣質(zhì)量高（含硫量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于濕法沼氣，只有50-300ppm，可以不經(jīng)洗氣直接供沼氣發(fā)動機使用），發(fā)酵物出氣率高。

6）發(fā)酵室為地面車庫型不透氣混凝土結(jié)構(gòu)，底部管道暖氣供熱，因而土建費用很低。

7）發(fā)酵室為模塊化結(jié)構(gòu)，易擴展。

8）建設(shè)和運營成本隨規(guī)模增長很慢，占地省，適于建設(shè)年處理可發(fā)酵垃圾一萬噸以上、年產(chǎn)沼氣100萬立方米以上的大型沼氣工程。

9）進料出料可使用通用的裝載機等工程機械，設(shè)備效率高，通用性強。

10）因為發(fā)酵剩余物無濕法發(fā)酵的沼液，所以不用脫水處理，發(fā)酵剩余物經(jīng)簡單的過篩和短時間的堆肥即可用作園林肥料或農(nóng)作物肥料，因而存儲和后處理費用低，價值高。

11）耗水量比起濕法大大降低，幾乎沒有污水排放，大大節(jié)省了水費和污水處理費。

12）由于上述的原因，因而新型的間歇式干法沼氣發(fā)酵工藝的初期投資、運營成本和環(huán)境成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于濕法技術(shù)。

間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)與濕法沼氣技術(shù)相比，有兩個關(guān)鍵的技術(shù)問題需要解決：

1）發(fā)酵初期與發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵室沼氣濃度與空氣濃度達(dá)到臨界點15:85時的防爆安全，需要高度安全可靠的自動控制系統(tǒng)。

2）發(fā)酵菌在發(fā)酵物中的繁殖速度保障。

因而，間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)是一項新技術(shù)含量很高的技術(shù)。

德國巴伐利亞州是目前德國沼氣技術(shù)應(yīng)用最發(fā)達(dá)的地區(qū)。巴伐利亞州的別費慕公司在德國中試研發(fā)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了商業(yè)實用的技術(shù)，很好地解決了上述兩個問題，并在全世界登記了專利，成為德國第一個通過德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會TüV的干法沼氣發(fā)酵成套設(shè)備技術(shù)安全認(rèn)證和建立并運營德國第一套商用級間歇式干法沼氣站的公司。

采用別費慕公司的技術(shù)，可在國內(nèi)配套很多材料和部件，進口技術(shù)只占沼氣站設(shè)備和建設(shè)投資的很少一部分，同時別費慕公司是一家高技術(shù)公司，因此非常支持間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)盡可能多的部分國產(chǎn)化。

中國的可發(fā)酵廢棄物主要由以下但部分組成：

1.中國每年的農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量有6-7億噸，以前主要作為家庭的生活燃料使用，還有少部分用作牲畜飼料和造紙。隨著農(nóng)村生活水平的提高，農(nóng)村家庭的生活燃料也逐步向天然氣、液化石油氣和煤炭轉(zhuǎn)移，造紙業(yè)因采用秸稈環(huán)境污染問題嚴(yán)重而轉(zhuǎn)向采用木材紙漿，因而剩余農(nóng)作物秸稈的數(shù)量越來越大，據(jù)估計每年已達(dá)到4億噸左右，除了堆肥發(fā)酵還田或直接還田一部分外，大部分被焚燒。一些地方的農(nóng)作物秸稈焚燒問題已經(jīng)非常嚴(yán)重，不僅污染環(huán)境，甚至影響到飛機的降落，高速公路的車輛行駛。

2.中國的養(yǎng)殖業(yè)每年還產(chǎn)生十多億噸的畜禽糞便。由于中國已經(jīng)由過去的農(nóng)戶分散養(yǎng)殖過渡成為集中養(yǎng)殖并集中在大城市附近，因此畜禽糞便的處理已成為養(yǎng)殖場沉重的環(huán)境負(fù)擔(dān)問題，搞不好還會造成污染地下水源的嚴(yán)重后果。

3.中國城鎮(zhèn)（廚余、食品加工下腳料和蔬菜運售剩余等）可發(fā)酵垃圾的數(shù)量逐年增長，在北京、上海、天津、深圳這樣的大城市，每年的可發(fā)酵垃圾量已達(dá)幾十萬噸，不僅沒有用作肥料，反而占用了寶貴的垃圾填埋場，有些地方還造成了嚴(yán)重的垃圾填埋場爆炸隱患，并產(chǎn)生了嚴(yán)重的污水問題。

根據(jù)2008年北京奧運會中國政府的承諾，中國鼓勵大力發(fā)展作為可再生能源的先進大型沼氣生產(chǎn)技術(shù)?？梢灶A(yù)見，大力推廣應(yīng)用間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)，將可普遍在中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村推廣使用沼氣作為煤的替代能源，提高農(nóng)村的生活質(zhì)量，增加農(nóng)民和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的收入，并大大減少秸稈燃燒帶來的大氣煙塵污染，同時作為可再生能源可大量減少大氣的二氧化碳排放量

沼氣干發(fā)酵技術(shù)研究進展

作者：李強、曲浩麗等 來源：中國沼氣 瀏覽：18 發(fā)布時間：2013-08-09 17:26:11

摘要：開發(fā)和利用沼氣干發(fā)酵技術(shù)處理農(nóng)業(yè)廢棄物、禽畜糞便和城市垃圾，對于解決能源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化和減少CO2排放具有深遠(yuǎn)的意義。本文對國內(nèi)外沼氣干發(fā)酵的研究現(xiàn)狀、工藝條件及技術(shù)裝備等方面進行了綜述。引言

在能源短缺、全球變暖、生態(tài)環(huán)境惡化的大背景下，節(jié)能減排、高效利用資源和發(fā)展新能源成為全世界的當(dāng)務(wù)之急。據(jù)統(tǒng)計，我國已成為世界上固體有機廢棄物產(chǎn)出量最大的國家，其中農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量達(dá)7億多噸，可供青貯和莖葉等鮮料約10億噸，鋸末、刨花等林業(yè)廢棄物1.6萬噸，畜禽糞便排放量134億噸，城市垃圾7萬噸以上。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口的增加，有機固體廢棄物的處置不當(dāng)，不僅造成了資源的浪費，同時也污染了自然環(huán)境。

農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便和城市生活垃圾蘊藏著可以被利用的巨大能量。在眾多固體有機廢棄物資源化利用的技術(shù)中，沼氣干發(fā)酵技術(shù)是國內(nèi)外研究的熱點和重點發(fā)展方向之一，本文將對國內(nèi)外沼氣干發(fā)酵的研究和應(yīng)用技術(shù)做一綜綜述。沼氣干發(fā)酵研究概況

我國干法發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用源遠(yuǎn)流長，自古以來我國就采用干法發(fā)酵工藝釀酒、生產(chǎn)堆肥。國內(nèi)對沼氣干發(fā)酵技術(shù)的研究起步于上世紀(jì)80年代，在1988年繆則學(xué)等人就將沼氣干發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于畜禽糞便的發(fā)酵，研究了適宜于吉林省農(nóng)村溫暖季節(jié)應(yīng)用的干發(fā)酵工藝。邊文驊等設(shè)計了橫蓖板水壓式干發(fā)酵沼氣池并將其應(yīng)用。葉森等人從1986年開始研究自動排料沼氣干發(fā)酵裝置和相應(yīng)的半連續(xù)發(fā)酵工藝，并于1988年通過了相關(guān)部門的技術(shù)鑒定。李秀金等人提出了采用NaOH處理改善玉米秸稈的可生物消化性能。隨著沼氣干法發(fā)酵技術(shù)研究的成熟,規(guī)?；恼託飧煞òl(fā)酵工程應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)已成為發(fā)展的主流,韓捷等人近年來研發(fā)了一種MCT沼氣干發(fā)酵技術(shù)及裝備。

國外對沼氣干法發(fā)酵的研究主要集中于城市垃圾的處理，德國、法國、丹麥等國家技術(shù)發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)80年代就對沼氣干發(fā)酵進行研究。德國于2002年通過厭氧干發(fā)酵工程的中試。而巴伐利亞州的別費慕公司在德國中試研發(fā)的基礎(chǔ)上,研發(fā)出了商業(yè)實用的技術(shù),通過了德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會TUV的干式沼氣發(fā)酵成套設(shè)備技術(shù)安全認(rèn)證,成為了德國第一個商用級間歇式干式沼氣站的公司。2006年10月美國加州大學(xué)DAVIS分校研制的儲罐型干法沼氣發(fā)酵裝置點火成功。沼氣干發(fā)酵技術(shù)的研究

沼氣干發(fā)酵又稱固體厭氧發(fā)酵,它是以秸稈、生活垃圾、和畜禽糞便等固體有機廢棄物為原料,利用厭氧微生物發(fā)酵產(chǎn)生沼氣,反應(yīng)體系中的TS含量達(dá)到20%~40%。沼氣干發(fā)酵中采用的菌種和工藝條件的控制會直接影響干發(fā)酵的。

3.1 沼氣干發(fā)酵的微生物菌群

與常規(guī)沼氣發(fā)酵的機制相同,厭氧干發(fā)酵的過程同樣包括水解階段、酸化階段、產(chǎn)甲烷反應(yīng)階段。這幾個階段由發(fā)酵性細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷古菌三個功能菌群的微生物共同完成。水解階段中多糖、蛋白質(zhì)及脂類、纖維素等在某些細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等長鏈脂肪酸和醇類及一定量的氫、二氧化碳。這個過程中,細(xì)菌大多數(shù)為嚴(yán)格厭氧菌,如梭狀芽胞桿菌,雙歧桿菌。此外,也包括鏈球菌和腸桿菌科一些兼性厭氧菌。

酸化階段主要是產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌將較高的揮發(fā)性脂肪酸轉(zhuǎn)化為乙酸、氫及二氧化碳。典型的菌是Acetobacteriumwoodii和Clostridiumaceticum。在發(fā)酵過程中,氫分壓的高低對有機物的降解有一定的調(diào)節(jié)作用,產(chǎn)氫微生物只有在耗氫微生物共存的條件下才能生長。

在沼氣發(fā)酵的最后階段產(chǎn)甲烷階段是由生理上高度?；墓啪?產(chǎn)甲烷菌來完成,它們主要是利用氫產(chǎn)甲烷菌和利用乙酸產(chǎn)甲烷菌兩大類群。如Methanosarcinabarkeri,Metanonococcusmazei,Methanotrixsoehngenii。

厭氧干發(fā)酵常用的菌種有沼渣、下水道污泥等。接種物一般不低于發(fā)酵料重量的30%,且要有良好的活性。接種合適的菌種是干發(fā)酵的一關(guān)鍵步驟。我國80年代就開始了對沼氣干發(fā)酵菌種的研究,羅德明等人研究了菌種對不同干物質(zhì)產(chǎn)氣的影響。閆志英以秸稈為沼氣發(fā)酵原料,發(fā)現(xiàn)秸稈經(jīng)復(fù)合菌劑預(yù)處理后,產(chǎn)氣量比未加復(fù)合菌劑預(yù)處理的對照組提高。

近幾年來隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,DGGE技術(shù)應(yīng)用于干發(fā)酵菌群的分析,RowenaT采用PCR-DGGE技術(shù),使用不同的引物對干發(fā)酵過程中的金黃色葡萄球菌及乳酸菌進行檢測。T-RFLP,LH-PCR,SSCP技術(shù)也廣泛應(yīng)用于微生物干發(fā)酵的研究,利用這些技術(shù)對沼氣干發(fā)酵的菌群的多樣性進行研究、檢測產(chǎn)甲烷菌群的變化,篩選出新的高效干發(fā)酵菌種,從而更好的優(yōu)化了工藝條件、增加產(chǎn)氣量。通過克隆文庫方法可以確定微生物的種群和多樣性,同時可以發(fā)現(xiàn)更多的未培養(yǎng)的適合干發(fā)酵的產(chǎn)甲烷微生物。

在沼氣干發(fā)酵過程中纖維素、半纖維素難于被一般微生物分解,這是干發(fā)酵的難點。Romano等指出在沼氣發(fā)酵過程中,纖維素和半纖維素的降解是厭氧消化的限速步驟,提高水解速率是厭氧消化過程中提高生物量轉(zhuǎn)率的關(guān)鍵。尋找纖維素降解的高效菌株是增加沼氣干發(fā)酵產(chǎn)氣量的有效途徑。他們通過實驗比較了添加不同酶預(yù)處理后秸桿的產(chǎn)氣情況,并通過16SrDNA測序分析了占優(yōu)勢地位的厭氧菌群。

3.2 沼氣干發(fā)酵的影響因素

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明:在沼氣干發(fā)酵過程中溫度是調(diào)控發(fā)酵菌群、強化產(chǎn)氣的重要手段。在常溫發(fā)酵條件下,發(fā)酵料液溫度隨季節(jié)的變化受氣溫、地溫的直接影響,波動較大,導(dǎo)致微生物生長和沼氣產(chǎn)量均不穩(wěn)定;中溫發(fā)酵的溫度控制在30~38之間,在該溫度條件下微生物的形成穩(wěn)定的優(yōu)勢種群,其生長代謝穩(wěn)定,沼氣產(chǎn)量較高；高溫發(fā)酵的溫度在50~55之間,此時微生物對原料分解快、利用率高，并可殺滅致病微生物。

艾平等人通過正交試驗,研究了厭氧干發(fā)酵處理畜禽糞便過程中發(fā)酵溫度,得到了厭氧干發(fā)酵處理的優(yōu)化工藝條件:發(fā)酵溫度為55℃,C/N為12.5。FatmaA在37℃,55℃及65℃條件下對雞糞進行批量式干發(fā)酵試驗,55℃及65℃進行的發(fā)酵樣品未檢測到甲烷,而在中溫37℃的情況下對雞糞進行干發(fā)酵,培養(yǎng)254天,取得了較好的產(chǎn)氣效果(31mL gVS-1)。BujoczekG則認(rèn)為:以雞糞為原料,固含量超過21.7%的情況下35行發(fā)酵,產(chǎn)生效果不太好。

適宜的pH值環(huán)境對沼氣的沼氣干發(fā)酵效果有著至關(guān)重要的作用。沼氣干發(fā)酵的最適pH值為68~7.4,6.4以下或7.6以上都對產(chǎn)氣有抑制作用,pH值在5.5以下,產(chǎn)甲烷菌的活動則完全受到抑制?？刂瓢l(fā)酵體系的pH值(7.0~7.2),使產(chǎn)甲烷菌處于最佳的生存狀態(tài),是提高水稻秸稈發(fā)酵產(chǎn)沼氣的關(guān)鍵。

與常規(guī)的沼氣發(fā)酵相似,適當(dāng)?shù)奶砑游⒘吭啬軌虼龠M微生物的生長和代謝。微量元素鎳、鈷能夠顯著影響稻草干發(fā)酵的日產(chǎn)氣量,適當(dāng)?shù)奶砑渔嚒⑩捰欣诩淄榫纳L,但過高的添加量反而會抑制甲烷菌的生長。馬詩淳從微生物代謝調(diào)控的角度出發(fā),研究纖維素厭氧分解菌和篩選促進纖維素降解產(chǎn)甲烷的刺激因子,發(fā)現(xiàn)不同刺激因子對微生物群落結(jié)構(gòu)的組成和豐度影響顯著,同一刺激因子不同培養(yǎng)時間的微生物群落結(jié)構(gòu)變化明顯。另外適量的添加水解酶能夠增加沼氣的產(chǎn)量。3.3 沼氣干發(fā)酵的原料 3.3.1 農(nóng)作物秸桿

隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展及建設(shè)社會主義新農(nóng)村的步伐,農(nóng)作物秸稈作為一種可利用的再生能源,越來越受到人們的重視。在厭氧干發(fā)酵中,一般可采用水稻、玉米、小麥、花生等農(nóng)作物秸稈為發(fā)酵原料。農(nóng)作物秸桿在干發(fā)酵的過程中降解比較復(fù)雜,原料的產(chǎn)氣率較低。國內(nèi)一些學(xué)者通過秸桿的預(yù)處理及發(fā)酵工藝的控制來提高產(chǎn)氣率。張望等人以稻秸為原料,在中溫生物反應(yīng)器內(nèi)進行厭氧干發(fā)酵,研究了稻秸發(fā)酵過程中的生物氣產(chǎn)量、pH值、滲濾液COD及甲烷含量的變化。焦靜等人以不同比例配制原料,進行厭氧發(fā)酵試驗,研究了草糞比對甘蔗葉干法厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果的影響。

3.3.2 城市有機垃圾和市政污泥

城市生活垃圾有多種處理技術(shù),厭氧干發(fā)酵技術(shù)是其中一種經(jīng)濟、合理的處理方法。國外在上世紀(jì)90年代就將厭氧干發(fā)酵技術(shù)用于城市垃圾的處理,運用瑞士的Kompogas工藝,日本、瑞士等國已經(jīng)建立約18個高溫干式厭氧垃圾處理工廠。國內(nèi)早在1995年劉曉風(fēng)就采用厭氧消化污泥作接種物對城市有機垃圾進行了處理。后來冷成保等人提出了生活垃圾的暗河式干發(fā)酵處理研究及其工藝設(shè)想,這種處理方法具有垃圾處理量大、垃圾可以得到及時即地處理、占用土地少等優(yōu)點。城市污水處理廠每天要產(chǎn)生大量的市政污泥,其處理技術(shù)一直未能很好地解決。謝震震以脫水污泥作為底物,模擬污水廠脫水污泥在填埋場中的生物降解過程,進行了脫水污泥干發(fā)酵的實驗研究,為污泥的填埋穩(wěn)定化提供了理論指導(dǎo)。沼氣干發(fā)酵裝置的相關(guān)研究

德國于90年代起,開始進行間歇式干法沼氣發(fā)酵技術(shù)及工業(yè)級裝備的研發(fā)。目前歐洲的干法沼氣發(fā)酵技術(shù)主要有:車庫型、氣袋型、滲出液存儲桶型、干濕聯(lián)合型和立式罐型等。

我國在21世紀(jì)初開始了大型干法厭氧發(fā)酵反應(yīng)器研究,目前還處于小試研究階段。甘如海等自行設(shè)計了臥式螺帶式攪拌發(fā)酵罐來進行厭氧干發(fā)酵。韓杰等研制出新型沼氣干法發(fā)酵反應(yīng)器-覆膜槽生物(MCT)反應(yīng)器,并以MCT反應(yīng)器為核心,改進和優(yōu)化集成現(xiàn)有沼氣技術(shù),開發(fā)出新型規(guī)?；煞ㄕ託獍l(fā)酵技術(shù)與成套裝備。

干發(fā)酵底物固體含量較高,發(fā)酵原料存在的濃度梯度,傳熱、傳質(zhì)困難。

接種物與底物混合有一定難度。在沼氣工程中設(shè)置混合攪拌裝置,可以提高反應(yīng)的傳質(zhì)效率,加快產(chǎn)沼氣過程的進行,法國JGuendouz在中

溫條件下對完全混合反應(yīng)器進行了研究。5 沼氣干發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

厭氧干發(fā)酵的優(yōu)點在于系統(tǒng)穩(wěn)定、處理量大、占地小、節(jié)水等。國外目前干發(fā)酵厭氧工藝一般采用干式單級發(fā)酵系統(tǒng)。其中Dranco工藝-比利時Brecht處理廠、Biocel工藝-荷蘭Ielystad處理廠、瑞士Kompogas工藝、法國Valorga工藝在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有機物的處理。四種工藝特點如表1所示。歐洲現(xiàn)在至少有4座Dranco工藝大型垃圾處理廠,其中以比利時Brecht二期Dranco沼氣干發(fā)酵系統(tǒng)為代表,瑞士等國家Kompogas工藝建立至少12個大型工程。而Valorga工藝在瑞士、德國、西班牙、比利時等國家均有利用。

表1 四種工藝特點

工藝類型 處理量 固含量 溫度 停留時間 t a-1 %

℃ d Biocel工藝 50000 30～40 35～40 10 Dranco工藝 11000～35000 15～40 50～58 20/（15～30）Kompoga工藝 10,000 30～45 54 15～18 Valorga工藝 10000～210000 25～35 無 14～28

我國目前大型的干發(fā)酵處理工程尚處于技術(shù)研發(fā)階段,其技術(shù)模式還有待進一步檢驗。國內(nèi)在干發(fā)酵利用方面進行了一些研究。張無敵等人針對干發(fā)酵設(shè)備復(fù)雜、操作煩瑣、產(chǎn)氣不均衡等不宜推廣使用的局限,發(fā)明了一種結(jié)構(gòu)簡單,低成本的干發(fā)酵循環(huán)連續(xù)式沼氣發(fā)酵的工藝方法,有效解決干發(fā)酵產(chǎn)氣不均衡的缺點,實現(xiàn)對有機廢棄物的連續(xù)發(fā)酵和均衡產(chǎn)氣。趙國明等設(shè)計了一套對厭氧干法發(fā)酵技術(shù)進行改進,通過應(yīng)用新型生物反應(yīng)器和與之相配套的厭氧發(fā)酵工藝,可以再增加產(chǎn)氣量、提高運行負(fù)荷、簡化后處理工序。

由于沼氣干發(fā)酵中發(fā)酵原料存在嚴(yán)重的濃度梯度,傳熱、傳質(zhì)困難,對于沼氣發(fā)酵至關(guān)重要的pH值、反應(yīng)溫度等很難控制,對發(fā)酵設(shè)備的技術(shù)條件要求高,造成在厭氧干發(fā)酵工藝控制方面存在一些困難。目前厭氧干發(fā)酵過程中只有少量的幾個參數(shù)能夠得到實時的測量,而厭氧干發(fā)酵過程的復(fù)雜性,發(fā)酵過程中很難找到一個簡單而合適的控制參數(shù)。因此需要對厭氧干發(fā)酵的工藝控制理論和技術(shù)條件進行深入的研究。展望

我國的能源生產(chǎn)及消費呈現(xiàn)出?富煤、缺油、少氣#以及新型能源短缺發(fā)展滯后的結(jié)構(gòu)特征。在當(dāng)前應(yīng)對氣候變化的情況之下,發(fā)展低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為世界性的潮流。厭氧干發(fā)酵技術(shù)在各種固體有機廢棄物資源化利用上具有一定的技術(shù)優(yōu)勢,但由于各國該項技術(shù)研發(fā)起步較晚,在工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域處于實驗階段,以下方面的研究工作有待進一步的完善。

干發(fā)酵環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定直接影響厭氧干發(fā)酵產(chǎn)量,需進一步的研究干發(fā)酵過程中微生物的群落信息,并采用分子手段獲得的目標(biāo)菌群的豐度和變化的相關(guān)信息來準(zhǔn)確反映反應(yīng)器系統(tǒng)的真實情況,進一步加強發(fā)酵過程的調(diào)控。

我國干法沼氣發(fā)酵技術(shù)裝備起步較晚,專用設(shè)備較為缺乏,開發(fā)多功能秸稈粉碎技術(shù)及機具、規(guī)模化干法厭氧發(fā)酵裝置、原料提升設(shè)備,高效生物顆粒肥料成型技術(shù)與機具,提高干法厭氧發(fā)酵工程質(zhì)量的專用工裝、模具、規(guī)?；煞▍捬醢l(fā)酵的工程設(shè)施與關(guān)鍵設(shè)備,能給干發(fā)酵系統(tǒng)的可靠運行提供裝備保障,提高發(fā)酵效果。

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來源：互聯(lián)網(wǎng) 更新時間：2011-03-30 09:44:36 [我要投稿]

干發(fā)酵是指以有機廢棄物為原料(干物質(zhì)濃度在20%以上),利用水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌將其分解為CH4、CO2、H2 S等氣體的發(fā)酵工藝。由于固體濃度太高難以采用連續(xù)投料或半投料的投料方式，絕大多數(shù)均采用批量投料。

許多研究表明,干發(fā)酵由于其總固體含量較高,容易在發(fā)酵初期產(chǎn)生大量的有機酸,造成酸中毒現(xiàn)象,最終導(dǎo)致啟動失敗。許多研究都針對加大接種量或預(yù)處理等調(diào)控措施而展開,而對造成不同底物快速酸化的主要原因研究很少。

比如像以秸稈為原料的干發(fā)酵方法（同時也適合于糞草混合發(fā)酵）要點的關(guān)鍵：①添加足夠的優(yōu)質(zhì)接種物；②秸稈要切碎并且用石灰水預(yù)處理，并進行池內(nèi)外堆漚；③添加適量氮源，發(fā)酵濃度為20%——30%。

一、配料和預(yù)處理 1.秸稈用量和預(yù)處理

風(fēng)干秸稈（TS=85%）切成150毫米左右的小段，加石灰水潑濕，再將接種物總用量的1/3混入，進行池外堆漚，堆漚時間為2～3天。堆漚的目的是初步破環(huán)秸稈的纖維——木質(zhì)結(jié)構(gòu)，并增加秸稈容重，以提高單位池容的秸稈處理量。堆漚結(jié)束后加入其余接種物和氮肥，入池再堆漚24小時，用以增加啟動的料溫。

這時平均體積產(chǎn)氣率可超過0.2米 /（米·天）。如果增加糞便，則由于平均體積有機負(fù)荷率增加，可以提高平均體積產(chǎn)氣率。2.接種物

對接種物的要求與其他發(fā)酵工藝相同，接種物的數(shù)量應(yīng)為秸稈質(zhì)量的1.5倍以上。它是保證干發(fā)酵正常進行的關(guān)鍵。池外堆漚時先用1/3的量，其余的入池時再加入。3.添加氮源

由于采用的是批量投料方法，平時沒有含氮豐富的糞尿流入，而秸稈本身含氮量不足，因此必須再入池時補充氮源。但由于干發(fā)酵的水分含量較少，太多的氮易造成發(fā)酵抑制。所以加碳酸氫銨時用量為秸稈用量的2%，加尿素時為秸稈用量的1%。4.用石灰水預(yù)處理

石灰的用量應(yīng)為秸稈質(zhì)量的5%，此項措施的目的在于破環(huán)秸稈的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)，并中和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酸，以防止pH值下降。

二、濃度控制

用加水量來控制料液的濃度，石灰5千克加水100千克配成石灰水用于預(yù)處理；接種物（TS%=10%）按1：1加水稀釋；氮肥每千克加水50千克溶解后使用。由于堆漚過程中水分會損失，按上述比例加水，一般可將濃度控制在20%——30%。

三、發(fā)酵周期 為了充分利用沼氣池和積造有機肥，南方地區(qū)在冬春季可以采用一個發(fā)酵周期，約150——200天；夏秋季（5—10月）可采取兩個發(fā)酵周期，每個周期約為90——100天。各地區(qū)應(yīng)該把發(fā)酵周期和農(nóng)事用肥密切結(jié)合起來考慮。

四、貯氣問題

干發(fā)酵池必須附有貯氣設(shè)施，如塑料貯氣袋、分離浮罩或水壓式貯氣池。不過采用每戶一個干發(fā)酵池和一個水壓式池最簡便。

干發(fā)酵是指以有機廢棄物為原料(干物質(zhì)濃度在20%以上),利用水解產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌將其分解為CH4、CO2、H2 S等氣體的發(fā)酵工藝。由于固體濃度太高難以采用連續(xù)投料或半投料的投料方式，絕大多數(shù)均采用批量投料。

許多研究表明,干發(fā)酵由于其總固體含量較高,容易在發(fā)酵初期產(chǎn)生大量的有機酸,造成酸中毒現(xiàn)象,最終導(dǎo)致啟動失敗。許多研究都針對加大接種量或預(yù)處理等調(diào)控措施而展開,而對造成不同底物快速酸化的主要原因研究很少。

比如像以秸稈為原料的干發(fā)酵方法（同時也適合于糞草混合發(fā)酵）要點的關(guān)鍵：①添加足夠的優(yōu)質(zhì)接種物；②秸稈要切碎并且用石灰水預(yù)處理，并進行池內(nèi)外堆漚；③添加適量氮源，發(fā)酵濃度為20%——30%。

標(biāo)簽：沼氣 發(fā)酵工藝

稻稈干發(fā)酵制沼氣工藝參數(shù)的研究

郭萃萍

目前,能源緊張的問題日益突出,大力開發(fā)新能源已是解決能源問題的主要方向,我國是一個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物,合理的利用這一部分生物質(zhì)能源,則能有效的緩解我國一部分能源問題。目前,我國農(nóng)作秸稈的資源化利用主要有秸稈肥料化利用、秸稈飼料化利用、秸稈基料化利用、秸稈原料化利用和秸稈燃料化利用。在諸多秸稈資源化的技術(shù)中,秸稈沼氣技術(shù)是最能充分利用秸稈資源的一種清潔工藝。通過沼氣發(fā)酵把蘊藏在秸稈中的生物能,以沼氣形式釋放出來,作為能源使用,沼渣和沼液中含有氮、磷、鉀等元素成為優(yōu)質(zhì)的有機肥料,再進入新的物質(zhì)能量循環(huán)系統(tǒng)中,對環(huán)境污染小,并且使秸稈資源得到了最大程度的利用。在我國,秸稈沼氣發(fā)酵當(dāng)前主要采用濕發(fā)酵技術(shù),但由于濕發(fā)酵技術(shù)耗能高、處理干物質(zhì)的成本高且產(chǎn)氣效率不高等一系列缺點,再加上農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,禽畜養(yǎng)殖業(yè)主要向大規(guī)模的集約化形式發(fā)展,家庭養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)的能夠作為發(fā)酵原料的禽畜糞便已經(jīng)不多,使秸稈和禽畜糞便分離,限制了濕發(fā)酵技術(shù)適應(yīng)的范圍和地域,所以,越來越多的研究者把目光投向了干發(fā)酵技術(shù)研究領(lǐng)域。國內(nèi)干發(fā)酵技術(shù)起步較晚,受國外的影響在城市固廢垃圾方面的研究比較多,而對秸稈干發(fā)酵的研究并不多,大多數(shù)也是在近幾年才開始。干法發(fā)酵與濕法發(fā)酵有很大的不同,發(fā)酵工藝參數(shù)也不一樣,這些不同主要表現(xiàn)在發(fā)酵總固體濃度、發(fā)酵溫度、pH調(diào)節(jié)、堆漚時間、接種量等方面,因此很有必要對干發(fā)酵工藝參數(shù)進行研究。對于秸稈干發(fā)酵技術(shù),采用不同的發(fā)酵原料,其發(fā)酵工藝參數(shù)是不同的。根據(jù)目前稻稈厭氧干發(fā)酵取得的進展和存在的問題,本文的研究內(nèi)容主要集中在對干發(fā)酵的影響較為顯著的因素上,如堿劑量、含水率、接種時間、總固體濃度、接種物的接種量、發(fā)酵溫度等,對預(yù)處理和干發(fā)酵兩個階段的工藝參數(shù)優(yōu)化,并對得出的最優(yōu)工藝條件作了具體的研究,取得一定的成果,主要有以下幾個方面：（1）選取影響預(yù)處理的因素堿劑量、含水率和接種時間,進行三因素三水平的正交實驗,得到稻稈預(yù)處理的最優(yōu)參數(shù)組合為：堿劑量為6%,含水率為80%,接種時間為6d。（2）選取影響干發(fā)酵的因素總固體濃度、接種物的接種量、發(fā)酵溫度,進行三因素三水平的正交實驗,得到稻稈干發(fā)酵過程中的最優(yōu)參數(shù)組合為：總固體濃度為25%,接種物的接種量應(yīng)為發(fā)酵原料的25%,發(fā)酵溫度為35℃。（3）選取四組稻稈,分別進行不優(yōu)化、預(yù)處理優(yōu)化、發(fā)酵過程優(yōu)化、全過程優(yōu)化四組實驗,對比分析各組實驗的發(fā)酵原料各組分的降解程度,結(jié)果表明全過程優(yōu)化的發(fā)酵原料的降解程度最高。（4）實驗還研究了不優(yōu)化、預(yù)處理優(yōu)化、發(fā)酵過程優(yōu)化、全過程優(yōu)化四組實驗中日產(chǎn)氣量、累積產(chǎn)氣量、甲烷含量、發(fā)酵料液中COD濃度及pH值的變化情況。??

[關(guān)鍵詞]：干發(fā)酵;沼氣廠;稻稈;發(fā)酵原料;發(fā)酵溫度;堿劑量;接種量;接種時間;總固體濃度;沼氣發(fā)酵;產(chǎn)氣量;接種物;發(fā)酵工藝參數(shù);厭氧發(fā)酵;含水率;發(fā)酵技術(shù);沼氣池;沼氣技術(shù);池容產(chǎn)氣率;禽畜糞便 [文獻類型]：碩士論文 [文獻出處]：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)

農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用新方向一沼氣干發(fā)酵技術(shù) 李想1，趙立欣2，韓捷2，向欣2(1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081；2．農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究 所，北京100026)摘要：本文簡述了我國現(xiàn)存的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)及存在的問題，介紹了沼氣干發(fā)酵的技術(shù)概況、工藝 條件、產(chǎn)氣和造肥效果，最后得出了沼氣干發(fā)酵技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的新方向的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)廢棄物；秸稈；畜禽糞便；沼氣；干發(fā)酵 中圖分類號：$216．4；TK6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1000—1166(2006)04—0023—05 The New Direction ofAgriaIltIl瑚lResidues Utilization inChina：Biogas DryFermentationTechnology／LI】池mg，ZHAO Li-x矗，HAN Jie2，XIANG xld／(I．Institute ofAgricIIlUn'aJEnvironmenl and sustainableVevdopmeat。CllhleseA·

cademyofAgricIlltural Sciences，Beijlng100081，China；2．Institute ofEnergyand EnvironmentalPI懂鰣恤，a岫

AcademyofAgricllIturalFmgineering，Beijing 100026，China)Abstract：Thispapersummarizesagricultural residue utilizationtechnologiesin Chinaand theirprobleras，mainlyintroducedbiogas dry fermentation on itsgeneralsituation，technologicrequirements，biogas production，and compost qu且lity．Finallyit is concluded that biogas dryfermentationtechnologyis the flew directionofagriculturalresidue utilization in China．

Key words：agricultural residues；crop straw；anhnul manure；biogas technology；dryfermentation 1引言

已成為當(dāng)務(wù)之急。

農(nóng)業(yè)廢棄物形式多種多樣，但按其來源分為秸

稈和畜禽糞便兩大類uJ。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，秸 稈資源相當(dāng)豐富。根據(jù)我國主要農(nóng)作物產(chǎn)量【2J，通 過谷草比【3J計算，2004年我國秸稈產(chǎn)量約為6億 噸，其中以稻草、玉米秸、麥秸為主，占秸稈總量的 77．2％。然而，近年來我國農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)正在逐漸 發(fā)生變化，使用商品能源的農(nóng)村人口逐漸增加，秸稈 利用率呈明顯的降低趨勢，在麥?zhǔn)蘸颓锸占竟?jié)，出現(xiàn) 了田問直接焚燒秸稈的現(xiàn)象。大量秸稈的露天燃

燒，不僅不能有效利用這部分資源，還導(dǎo)致C02，S02 等氣體的排放，污染了空氣，加重了全球氣候變暖。同時，隨著我國畜牧業(yè)的飛速發(fā)展，畜禽糞便量也隨 之增加，2004年我國畜禽糞便量已經(jīng)達(dá)到了27億 噸HJ。目前，我國大多數(shù)養(yǎng)殖場糞便、污水的儲存和 處理能力不足，90％以上的規(guī)?；B(yǎng)殖場沒有污染 防治措施引5，畜禽糞便已經(jīng)對土壤、水體、空氣和人 畜安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。農(nóng)業(yè)廢棄物引發(fā)的環(huán)境 污染問題日益突出，有效地處理和利用農(nóng)業(yè)廢棄物 2我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)及存在的問題 農(nóng)業(yè)廢棄物也是物質(zhì)和能量的載體，是一種特 殊形態(tài)的農(nóng)業(yè)資源，具有巨大的開發(fā)潛力。作物秸 稈含有豐富的營養(yǎng)成分，并且其表面密度小、韌性 大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強，可廣泛應(yīng)用于飼料、燃料、肥料、造紙、輕工食品、養(yǎng)殖、建材、編織等各個 領(lǐng)域【6J6。畜禽糞便蘊藏的生物質(zhì)能，可開發(fā)產(chǎn)生沼 氣，具有很好的經(jīng)濟效益【7J，另外畜禽糞便含有的 氮、磷、鉀等多種營養(yǎng)成分，施于農(nóng)田有助于改良土 壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機質(zhì)含量，促進農(nóng)作物增產(chǎn)?8。近年來，我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用取得了一定的 成就，涌現(xiàn)了秸稈還田技術(shù)、秸稈氣化技術(shù)、秸稈成 型及炭化技術(shù)、秸稈制沼氣技術(shù)、秸稈飼料化技術(shù)、畜禽糞便肥料化技術(shù)、畜禽糞便能源化技術(shù)等農(nóng)業(yè) 廢棄物資源化利用技術(shù)。

盡管我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)呈多元化

發(fā)展態(tài)勢，但仍然存在一些問題，限制了這些技術(shù)在 我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用中發(fā)揮作用。秸稈還田 收稿日期：2006-01—14 項目來源：農(nóng)業(yè)部可再生能源專項“秸稈生物氣化技術(shù)篩選”項目

作者簡介：李想(1982一)，男，重慶人，碩士研究生，研究方向為農(nóng)業(yè)廢棄物處理及資源化利用，E—mail：Lx6311@eyou．咖。

萬方數(shù)據(jù)

中國沼氣ChinaBiogas 2006，24(4)方面，隨著秸稈還田數(shù)量的增加，普通脫切機和旋耕 機已不能滿足實際需要，另外田間管理不到位，秸稈 不能充分腐解，以致難以被作物吸收利用。秸稈氣 化方面，我國現(xiàn)行的熱解氣化技術(shù)大都采用空氣煤 氣制氣法，所得氣的熱值較低，并且存在焦油問題。秸稈成型及炭化方面，目前對秸稈壓縮成型基礎(chǔ)理 論研究薄弱，無法滿足生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備開發(fā)與 研制的需要，關(guān)鍵技術(shù)難以解決，另外，對秸稈成型 燃燒理論及燃燒特性研究不夠深入，先進的秸稈成 型燃燒專用設(shè)備少，限制了秸稈成型燃料的大量生 產(chǎn)。秸稈飼料化方面，我國在秸稈發(fā)酵飼料的微生 物菌種及相應(yīng)的發(fā)酵工藝方面、發(fā)酵秸稈飼料對各 類家畜的營養(yǎng)效果方面等，都缺乏深入的研究，且研 究的領(lǐng)域大都集中在反芻動物。畜禽糞便肥料化利 用方面，好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機肥的過程中排放大量 NI-13，既污染了環(huán)境，又損失了肥力。

究，其具體研究內(nèi)容是罐體加熱保溫裝置的選型和 操作參數(shù)設(shè)計，為大型沼氣干發(fā)酵系統(tǒng)的工程化提 供了一定的基礎(chǔ)理論。

國外對沼氣干發(fā)酵技術(shù)的研究比我國早，整體

技術(shù)水平較我國領(lǐng)先。從20世紀(jì)40年代起，德國、法國和阿爾及利亞就開始運用批量式沼氣干發(fā)酵技 術(shù)。20世紀(jì)80年代，德國、荷蘭、瑞士、布基納法 索、尼日爾等國家對沼氣干發(fā)酵進行了深入的研究。20世紀(jì)90年代，德國大量資助新型的間歇式干法 沼氣發(fā)酵技術(shù)的研發(fā)，在90年代末，該項工藝和裝 備通過了中試，并于2002年生產(chǎn)出產(chǎn)業(yè)化裝備，投 入實際運行。目前，國外的沼氣干發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)成 熟，如車庫型干發(fā)酵系統(tǒng)、氣袋型干發(fā)酵系統(tǒng)、干濕 聯(lián)合型發(fā)酵系統(tǒng)、滲濾液儲存桶型干發(fā)酵系

統(tǒng)[1507J等大型沼氣干發(fā)酵系統(tǒng)，已經(jīng)投入生產(chǎn)性 應(yīng)用，可進行規(guī)?；恼託馍a(chǎn)。3沼氣干發(fā)酵的技術(shù)概況 4沼氣干發(fā)酵的工藝條件

沼氣干發(fā)酵是指以秸稈、畜禽糞便等有機廢棄

物為原料(干物質(zhì)濃度在20％以上)，利用厭氧菌將 其分解為cH4，C02，H2S等氣體的發(fā)酵工藝。沼氣 干發(fā)酵由于其發(fā)酵原料的干物質(zhì)濃度高而導(dǎo)致的進 出料難、傳熱傳質(zhì)不均勻、酸中毒等問題，是沼氣干 發(fā)酵的技術(shù)難點，對此國內(nèi)外都進行了深入的研究。我國從20世紀(jì)80年代起開始了戶用沼氣干發(fā)

酵研究，取得了一定的成果。葉森等【9J9從1986年開 始研究自動排料沼氣干發(fā)酵裝置和相應(yīng)的半連續(xù)干 發(fā)酵工藝，于1988年8月通過了由農(nóng)業(yè)部能源環(huán)保 局主持的技術(shù)鑒定。馬云瑞等[10]研制了分離儲氣 恒壓干發(fā)酵池，其產(chǎn)氣量基本能夠滿足四口之家一 日兩餐(6月～10月)炊事用能及照明用能(5月。11 月)。康恒德ulJ發(fā)明了小型高效穩(wěn)壓式自動漫滲濾 干發(fā)酵沼氣池。北京合百意生態(tài)能源科技開發(fā)有限 公司對沼氣干發(fā)酵菌種進行了研究，研制了預(yù)處理 秸稈復(fù)合菌劑和低溫高效甲烷菌，目前正在進行推 廣示范[1 2I。

我國在21世紀(jì)初開始了大型沼氣干發(fā)酵研究，目前還處于小試研究階段。甘如?！?3J對畜禽糞便 厭氧干發(fā)酵處理攪拌反應(yīng)器進行了研究，設(shè)計試制 出臥式螺帶攪拌發(fā)酵罐，通過試驗得出了操作參數(shù) 對發(fā)酵產(chǎn)氣過程的影響情況，確定了最優(yōu)操作參數(shù)。晏水平【14J對大中型集約化養(yǎng)殖場畜禽糞便高溫厭 氧干發(fā)酵處理工程中的罐體加熱保溫裝置進行了研 4．1原料的C／N比

發(fā)酵原料的C／N比，是指原料中有機碳素和氮 素含量的比例關(guān)系。在沼氣發(fā)酵過程中，由于有 c心不斷生成，原料的C／N比是不斷下降的，因此 進料的C／N比可適當(dāng)高些。當(dāng)原料中N的含量過 高時，高濃度的氨態(tài)氮(NH3一N)將抑制厭氧發(fā)酵，在 消化過程中當(dāng)氨濃度增加到2000 rng·L-1以上時，甲 烷產(chǎn)量降低【l8I。目前，一般認(rèn)為沼氣干發(fā)酵適宜的 C／N比為25—30[19J。為了保證合適的C／N比，需 要對發(fā)酵過程的營養(yǎng)物質(zhì)進行調(diào)控。孫國朝等[19】 在干發(fā)酵的工藝條件研究中，以不同的草糞比1：1，2：l進行試驗，研究結(jié)果表明兩者的發(fā)酵效果均良 好，產(chǎn)氣效果沒有明顯區(qū)別。鄒元良等[20J選用豬 糞、麥秸為原料進行原料的配比試驗，結(jié)果表明配比 為7：3或者6：4是比較合適的。Zhang Ruihong[21J在 試驗研究中把NH3添加到稻草消化液中，作為N源 的補充，以調(diào)節(jié)發(fā)酵原料的碳氮比為25左右。4．2原料的預(yù)處理

原料預(yù)處理包括物理預(yù)處理、化學(xué)預(yù)處理和生 物預(yù)處理。物理預(yù)處理包括切碎、研磨等方法。

Zhang Ruihong[2lJ在用稻草為底物的沼氣干發(fā)酵試驗 中，采用研磨和切碎兩種物理預(yù)處理方法處理稻草，研磨比切碎在沼氣產(chǎn)量上高出12．5％。L M Pal． mowski等[22】研究了有機廢棄物厭氧消化時，廢棄物 顆粒大小對產(chǎn)氣效果的影響，對于纖維素含量高的 萬方數(shù)據(jù)

中國沼氣China Biogas 2006，24(4)25 固體廢物，粉碎能顯著提高沼氣產(chǎn)量和有機物的降 解率以及縮短消化時間，減小了消化體積。冷成保 等【23J在暗河式生活垃圾干發(fā)酵處理研究中，把垃圾 用破碎機破碎以減少垃圾的粒徑?；瘜W(xué)預(yù)處理包括 酸堿浸泡、熱處理等。Ghosh等【24J研究了用堿預(yù)處 理城市固體垃圾后進行高溫(55℃)兩相消化處理，甲烷產(chǎn)量提高35％。Zhang Ruihong【21J在進行稻草 固體厭氧消化的研究中，對稻草分別進行60℃，90 ℃，110℃的熱處理，結(jié)果是預(yù)處理的溫度越高，甲 烷生成量越多。生物預(yù)處理主要是指發(fā)酵原料的好 氧堆漚，鄒元良等120j在農(nóng)村沼氣干發(fā)酵的研究中指 出，對發(fā)酵原料進行3—5天的堆漚，有利于控制發(fā) 酵原料的酸堿度，使原料獲得抗酸化的能力，可有效 解決干發(fā)酵中易出現(xiàn)酸化的問題。4．3干物質(zhì)濃度

水分是微生物活動不可缺少的重要因素，在干 發(fā)酵過程中如果干物質(zhì)濃度過高而水分含量過低，會導(dǎo)致?lián)]發(fā)性酸的積累，引發(fā)酸中毒，從而導(dǎo)致干發(fā) 酵過程的終止。劉曉風(fēng)等【25J對城市有機垃圾進行 干發(fā)酵研究發(fā)現(xiàn)，Is濃度在30％～40％是比較理想 的干物質(zhì)濃度。冷成?！?3j在暗河式生活垃圾干發(fā) 酵處理研究中指出，在控制總C／N(為30：1左右)滿 足厭氧消化順利進行的情況下，對垃圾固體含量從 8％～40％進行實驗，認(rèn)為25％一30％是較理想的干 物質(zhì)濃度。孫國朝【19 J等以草和糞為發(fā)酵原料，在 rIS含量為8％～30％時，隨著髑含量的增加，產(chǎn)生 的沼氣中甲烷含量有所下降，c02含量有所上升，但 產(chǎn)生的總沼氣量相應(yīng)增加，當(dāng)，IS含量為35％時，pH 為5．5。5．6，發(fā)生酸積累，沼氣發(fā)酵受抑制。4．4接種物

優(yōu)質(zhì)足量的接種物是沼氣干發(fā)酵順利啟動的重

要保證。鄒元良等【20J指出，取產(chǎn)氣正常的沼氣池中 的活性污泥為接種物，以比重1．03，波美度4作為 一個粗略的指標(biāo)，可保證接種物質(zhì)量。劉曉風(fēng)等[25] 對城市有機垃圾厭氧進行干發(fā)酵研究中，選擇厭氧 消化污泥作為接種物，按試驗原料的總聰量與接種 物量10：l進行接種，結(jié)果表明發(fā)酵和產(chǎn)氣均正常。孫國朝等【19J指出，加大接種量，是防止干發(fā)酵前期 偏酸、縮短干發(fā)酵啟動時間的關(guān)鍵措施，但是干發(fā)酵 接種量達(dá)到一定時，分解率就達(dá)到了一定極限，接種 劑量在20％～30％范圍內(nèi)為宜。4．5發(fā)酵溫度

根據(jù)發(fā)酵溫度不同，厭氧干發(fā)酵分為常溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵(30℃一38℃)和高溫發(fā)酵(50℃。55 ℃)E27]。常溫發(fā)酵，產(chǎn)氣率低，產(chǎn)氣周期長，受環(huán)境 溫度影響大。中溫發(fā)酵與常溫發(fā)酵相比，分解快、產(chǎn) 氣率高、氣質(zhì)好，有利于規(guī)模化生產(chǎn)。高溫發(fā)酵，分 解快、產(chǎn)氣率高、環(huán)保效果好，但氣質(zhì)稍差、耗能較 多。4．6 pH值

厭氧發(fā)酵的適合pH值為6．8～7．4，6．4以下或 7．6以上都對產(chǎn)氣有抑止作用，pH值在5．5以下，產(chǎn) 甲烷菌的活動則完全受到抑止[28]。在沼氣干發(fā)酵 過程中，如果水解發(fā)酵階段與產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速度 超過產(chǎn)甲烷階段，則pH值會降低，影響甲烷菌的生 活環(huán)境。在沼氣干發(fā)酵啟動過程中，時常有這種現(xiàn) 象發(fā)生，即酸中毒。對發(fā)酵原料進行1～3天的好氧 堆漚，可減少揮發(fā)性脂肪酸，從而有利于沼氣干發(fā)酵 啟動時的pH值處于正常范圍內(nèi)[15]。在發(fā)酵過程

中，對發(fā)酵原料的pH值進行監(jiān)控，當(dāng)pH值低于6．4 時，可加入石灰水或者氨水調(diào)節(jié)，可保證沼氣干發(fā)酵 過程的順利進行【29J。4．7攪拌

對發(fā)酵物進行適當(dāng)?shù)臄嚢?，可使微生物與發(fā)酵

原料充分接觸，增加原料的分解速度，擴大活性層，使得所產(chǎn)生的沼氣容易分離而逸出，提高產(chǎn)氣

率【30J。常用的攪拌方法有液流攪拌和機械攪拌。液流攪拌即從外部將發(fā)酵液從反應(yīng)器底部抽出，再 從反應(yīng)器頂部以一定角度噴回。車庫型干發(fā)酵系

統(tǒng)、滲濾液儲存桶型干發(fā)酵系統(tǒng)都采用了液流攪拌。機械攪拌是指在反應(yīng)器內(nèi)安裝葉輪等進行的攪拌。目前，已有對沼氣干發(fā)酵機械攪拌進行的試驗研究，如甘如?！?3J對畜禽糞便厭氧干發(fā)酵處理攪拌反應(yīng) 器的試驗研究。

5沼氣干發(fā)酵的產(chǎn)氣和造肥效果 5．1產(chǎn)氣效果

國內(nèi)外大量的研究結(jié)果表明，沼氣干發(fā)酵產(chǎn)氣

效果良好。M．kottner[15J采用車庫型沼氣干發(fā)酵系 統(tǒng)，以牛糞和50％的接種物進行中溫(35 oC)發(fā)酵，在沼氣干發(fā)酵開始后的2～5天后產(chǎn)氣趨于穩(wěn)定，甲 烷含量保持在60％～65％之間，產(chǎn)氣高峰在10～28 天內(nèi)。F．Kaiser等【31J采用德國Bioferm公司的車庫 型干發(fā)酵系統(tǒng)進行中溫發(fā)酵，飼草的產(chǎn)氣率為 191．38 L·kg-1干物質(zhì)，綠化廢棄物的產(chǎn)氣率為

188．64L·kg。1干物質(zhì)，牛糞產(chǎn)氣率為218．48 L·kg-1

萬方數(shù)據(jù) 中國沼氣ChinaB婦∞2006，24(4)干物質(zhì)，產(chǎn)氣高峰都在前30天內(nèi)。T KBhattacharya 等[31]對未稀釋的牛糞和稀釋后的牛糞(糞水比為l： 1)在35℃進行60天的厭氧干發(fā)酵，實驗結(jié)果表明 未稀釋的牛糞的生物可降解性為30．7％，稀釋后的 牛糞的生物可降解性為32．5％，認(rèn)為35℃時厭氧干 發(fā)酵的產(chǎn)氣效果與傳統(tǒng)濕發(fā)酵的產(chǎn)氣效果基本一 樣。曲靜霞等【32]的研究結(jié)果表明：當(dāng)發(fā)酵溫度為(35±1)℃，偈含量為20％，原料滯留期為60天，平均池容產(chǎn)氣率為2 L·L-1d_。，甲烷含量達(dá)65％以 上。

5．2造肥效果

營養(yǎng)成分是評價沼氣干發(fā)酵造肥效果的一個重 要方面。國內(nèi)學(xué)者對沼氣干發(fā)酵過程的營養(yǎng)物質(zhì)損 失隋況進行了研究，研究結(jié)果表明沼氣干發(fā)酵過程 營養(yǎng)成分損失少。孫國朝等【33J的研究指出，沼氣干 發(fā)酵的全氮損失率為1．2％～2．5％。王天光[34J的 研究指出，沼氣干發(fā)酵、水壓式沼氣發(fā)酵、敞口漚肥、堆肥的全氮保存率分別為91．7％，88．8％，74．9％和 69．5％。何麗紅【26]指出，在發(fā)酵溫度為55℃，C／N 比為12．5，沒有攪拌操作的工藝條件下，全氮損失 率為1．1804％。

衛(wèi)生指標(biāo)是評價沼氣干發(fā)酵造肥效果的另一個 重要依據(jù)。國外學(xué)者對沼氣干發(fā)酵沼渣的衛(wèi)生情況 進行了研究，研究結(jié)果表明沼氣干發(fā)酵的殺卵滅菌 效果好。Ten Brummeler[33J的實驗結(jié)果表明：在經(jīng)過 2l天的發(fā)酵后，沼氣干發(fā)酵對腸細(xì)菌、沙門氏菌、假 單細(xì)胞菌、鐮刀菌的去除率都大于99．99％。6結(jié)語

沼氣干發(fā)酵技術(shù)，能夠保證畜禽糞便和作物秸 稈在干物質(zhì)濃度較高的情況下正常發(fā)酵，產(chǎn)生清潔 能源(沼氣)和優(yōu)質(zhì)有機肥，基本上達(dá)到零排放，符合 我國廣大農(nóng)村地區(qū)對優(yōu)良環(huán)境、清潔能源和優(yōu)質(zhì)有 機肥的需求。目前我國已經(jīng)開展了戶用沼氣干發(fā)酵 技術(shù)示范，但是隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化以及養(yǎng)殖的集約化 發(fā)展，對秸稈氣化集中供氣及畜禽養(yǎng)殖場能環(huán)工程 的需求將不斷加大，大型沼氣干發(fā)酵將成為農(nóng)業(yè)廢 棄物利用的重要選擇。參考文獻：

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http：／／004km.cn ※通信作者：陳海濤(1962一)，男，黑龍江人，教授，博士生導(dǎo)師，主要 從事生物質(zhì)材料和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備方面的研究。哈爾濱東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué) 院，150030。Emaih haita01963@yalloo．corn．∞ 本文以反芻動物發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后的剩余物中提取的 殘渣為研究對象，對其物理特性和沼渣纖維化學(xué)成分進 行分析，得知沼渣纖維含有人量木質(zhì)纖維素，這些木質(zhì) 纖維素經(jīng)高效轉(zhuǎn)化可用來制漿造紙、發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、氣 化發(fā)酵制乙醇、生產(chǎn)板材等，為沼渣資源高值化利用技 術(shù)研究提供參考依據(jù)。1 沼渣物理成分測定試驗 1．1材料與儀器

試驗材料：以玉米秸稈為飼料的牛糞便厭氧發(fā)酵生 產(chǎn)沼氣后的沼渣。

試驗儀器：FB—l型分析篩，SS7振擺式篩分機，深圳

市衡興通電子儀器有限公司生產(chǎn)的Motic SMZ．168一TL型 光學(xué)照相顯微鏡，MoticImagesPlus軟件等。1．2方法

1．2．1試驗樣本制備

將牛糞便厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后的剩余物清洗、干燥

得沼渣原料，隨機選取7500g，平均分成10個樣本。采

用目數(shù)分別為0．

25、0．5、1、2、5 mlTl的篩子，將沼渣原 料篩分為

25、0．25～<0．

5、0．5～51111116個組分，每個樣本篩分時間為20 min，取篩 分后10個樣本的平均值為試驗結(jié)果。1．2．2礦物質(zhì)測定

篩分后，用火焰法得到各組分中礦物質(zhì)的含量，取 lO個樣本平均值為測試結(jié)果。1．2．3沼渣纖維形態(tài)測定

取不同組分的沼渣纖維樣本，采用MoticSMZ．168． TL型光學(xué)照相顯微鏡，選定合適的物鏡、目鏡，調(diào)節(jié)目 鏡至觀測最清晰狀態(tài)，對所選樣本拍照，每個組分隨機 拍照10張，將所得照片輸入計算機中，通過MoticImages 萬方數(shù)據(jù)

278 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2010龜

Plus軟件直接測量出纖維的長度與寬度。本次試驗Motic ImagesPlus軟件設(shè)定測量單位為mm，精確到O．001mm。在每組分照片中隨機量取lO根纖維的長度和寬度，得到 50組纖維長、寬測量結(jié)果。1．2．4纖維評價指標(biāo)

由于纖維成分及結(jié)構(gòu)的多樣性，用途不同評價標(biāo)準(zhǔn) 及方法也多種多樣。本研究參考制漿造紙理論選取長寬 比作為沼渣纖維質(zhì)量評價指標(biāo)，依據(jù)“造紙纖維長度測 定法”(GBl0336--1989)，數(shù)量平均纖維的長(寬)度由 式(1)計算。k=每 ㈩

式中：工Ⅳf——第i組數(shù)量平均纖維長(寬)度，mill，f 為組數(shù)，盧l，2??一；L，——第i組纖維的總長(寬)度，inm；M——第f組纖維的總根數(shù)。

求出數(shù)量平均纖維長和數(shù)量平均纖維寬，即可得出 各組分纖維的長寬比【141。2沼渣纖維化學(xué)成分測定 2．1材料及儀器

材料及助劑：經(jīng)1．0 m／n的篩網(wǎng)篩下的沼渣纖維約 1．5g，硅藻土，亞硫酸鈉，中性洗滌溶液(NDS)，正辛 醇，酸性洗滌溶液(ADS)和15℃時72％硫酸。

試驗儀器：分析天平(精度0．1 mg)，P2坩堝，真空 烘箱70℃，干燥器，F(xiàn)ibertec熱浸提單元，F(xiàn)ibertec冷浸 提單元，加熱板，洗瓶和馬弗爐(525士10)℃等。2．2方法

本試驗采用福斯中國有限公司生產(chǎn)的Fibertee 2010&M6系統(tǒng)進行測定分析，按順序依次測定NDF(中 性洗滌纖維)、ADF(酸性洗滌纖維)和ADL(酸性洗滌 木質(zhì)素)，各種成分分別按公式(2)～(4)計算[15-1s]。NDF=(％一職+c)／％

(2)式中：ⅣDF——中性洗滌纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；職——樣 品質(zhì)量，g；％——干燥后坩堝和殘留物質(zhì)量，g；％—— 灰化后坩堝和灰分質(zhì)量，g；C——空白校正，g。下同。彳DF=(％一％+c)／％

(3)式中彳DF——酸性洗滌纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。ADL=(W2一％+C)／％

(4)式中ADL--酸性洗滌木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。

因為NDF(中性洗滌纖維)中包含纖維素、半纖維 素和木質(zhì)素3種物質(zhì)，ADF(酸性洗滌纖維)中只包含 纖維素和木質(zhì)素，ADL(酸性洗滌木質(zhì)素)中只有木質(zhì) 素，所以根據(jù)公式(5)～(7)即可計算出沼渣纖維中 纖維素、半纖維和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。a=ADF一彳D正

(5)式中口——纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。b=NDF—ADF(們

式中6——半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。C=似

(7)式中c——木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。3結(jié)果與分析

3．1沼渣物理特性 3．1．1沼渣物理成分

沼渣物理成分測定與計算結(jié)果如表1所示。表l 沼渣物理成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

Table l Physical compositionsandtheir masspercentagesof biogasresidue 由表1可知，沼渣主要由3部分構(gòu)成，纖維比例最 大，礦物質(zhì)比例最小。在非礦物質(zhì)雜質(zhì)中主要有塑料、毛發(fā)和草籽等。

3．1．2各組分沼渣纖維及礦物質(zhì)含量

各組分纖維和礦物質(zhì)含量測定及計算結(jié)果如表2所 示。

表2各組分纖維和礦物質(zhì)含量及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)

Table2 Fiber and minerals content，and their masspercentagesof eachgroup 由表2可知，纖維中0．25 <0．5 ITlnl組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

最大，>5 ITIIn組分的最?。?．5～<1 real組分礦物質(zhì)質(zhì) 量分?jǐn)?shù)最高，>5 lllm組分的最小。3．1．3纖維形態(tài)

每個組分纖維形態(tài)照片如圖1所示。&0．25～<0．5哪(目鏡IOX，物鏡2X)b．0．5～

劉麗雪等：沼渣物理特性及沼渣纖維化學(xué)成分測定與分析 279 圖l 在顯微鏡不同放大倍數(shù)下各組分纖維形態(tài) Fig．1 Eachcomponentfibermorphologyofthe differentamplificationundermicroscope 3．1．4纖維長寬比

通過Motic Images Plus軟件測量分析，各組分纖維 長寬比結(jié)果如表3所示。

由表3可知，平均纖維長的分布范圍為0．52～4．80 mm，0．25～<0．5 mm組分的最小，>5 mill組分的最大：平均 纖維寬的分布范圍為0．03～O．26舢，0．25～<0．5 mln組 分的最小，0．5～<1 I衄組分的最大；平均長寬比的分布 范圍為3．92～32．14，0．5～5 ranl 組分的最大，可知沼渣纖維長寬比離散度較大，雖然平均長寬比的分布范圍與秸稈纖維相比略小一些，但也說 明其具有一定的應(yīng)用價值。表3纖維長寬比測定結(jié)果 Table 3 Determination results ofthe fiberlengthto width ratio 注：分布范圍按照i±2a估算。3．2沼渣纖維化學(xué)成分

根據(jù)公式(2)～(4)計算得出：NDF(中性洗滌

纖維)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為82．3％，ADF(酸性洗滌纖維)質(zhì)量分

數(shù)為60．4％，ADL(酸性洗滌木質(zhì)素)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15．6％。根據(jù)公式(5)～(7)計算出沼渣纖維中纖維素、半纖維和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如圖2所示。圖2沼渣纖維化學(xué)成分 Fig．2 Chemicalcompositionsofbiogasresidue fiber 根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果【19‘20l，將稻草、麥草和玉米稈中 纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與沼渣纖維對比，如表4所示。

對比分析可知，經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的沼渣纖維中纖維 素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸稈高5％以 上，同時半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作 物秸稈低5％，木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本未變。這一結(jié)果表明，厭氧發(fā)酵對纖維成分中的木質(zhì)素沒有影響，而使得半纖 維素相對含量減少，纖維素相對含量增加，這對于沼渣 纖維的資源化利用是有積極意義的。表4生物質(zhì)的化學(xué)組成

Table 4 Chemicalcompositionofbiomass 4結(jié)論

通過對沼渣物理特性及沼渣纖維化學(xué)成分的測定研 究，可以得出以下結(jié)論：

1)沼渣物理成分中含纖維64％、非礦物質(zhì)雜質(zhì)35％、礦物質(zhì)1％：其纖維長寬比分布范圍為3．92～32．14，離散 度較大。

2)沼渣纖維化學(xué)成分中含纖維素44．8％、半纖維素

21．9％、木質(zhì)素15．6％、灰分及其他雜質(zhì)17．7％。反芻動 物糞便厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后的沼渣中纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較 水稻、小麥和玉米等作物秸稈的高5％以上，半纖維素質(zhì) 萬方數(shù)據(jù)

280 農(nóng)業(yè)T程學(xué)報 2010芷

量分?jǐn)?shù)較水稻、小麥和玉米等農(nóng)作物秸稈低5％。[參考文獻] 【1】

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[2】2008年中國沼氣市場研究報告【EB／OL】．http：／／004km.cn 維普資訊 http://004km.cn 1 厭氧干發(fā)酵機制

與厭氧濕發(fā)酵機制一樣，干發(fā)酵主要是厭氧和兼 性厭氧微生物在厭氧環(huán)境條件下分解有機物產(chǎn)生沼氣 的過程，包括水解、酸化、乙?；⒓淄榛确磻?yīng)階 段[9]，如圖1所示。

首先，水解菌將復(fù)雜的有機聚合物如碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分別轉(zhuǎn)化成糖、氨基酸和脂肪酸。這些 可溶的單體化合物又被發(fā)酵菌轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸混 合物和其他一些副產(chǎn)物如丙酸鹽、丁酸鹽、酒精等。乙 酰化微生物進一步將上一階段的有機酸轉(zhuǎn)化成醋酸

碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂肪

糖，氨基酸，脂肪酸

乙酸鹽

H2，CO2 CH4，CO2

酸化

乙酰化

同型產(chǎn)乙酸菌

甲烷化

乙酸鹽氧化菌

水解

圖1 厭氧干發(fā)酵產(chǎn)甲烷機制

鹽、CO2和氫，這些物質(zhì)可以直接用于產(chǎn)甲烷[10]。干發(fā) 酵最后一個階段是在兩組產(chǎn)甲烷菌的作用下生產(chǎn)甲 烷，一組是乙酸利用產(chǎn)甲烷菌將醋酸鹽轉(zhuǎn)化為甲烷和 CO2，其中甲烷是由醋酸鹽的甲基轉(zhuǎn)化形成的，而CO2 是由羧基轉(zhuǎn)化形成的[11]； 另一組是通過氫利用產(chǎn)甲烷 菌的作用將氫和CO2轉(zhuǎn)化為甲烷[10,12]，其中氫作為電子 供體，CO2作為電子受體[11]。2 典型的干發(fā)酵工藝

干發(fā)酵工藝大體上可以分為批式發(fā)酵工藝和連續(xù)

發(fā)酵工藝兩類，研究中主要介紹2種典型的批式發(fā)酵 工藝和3種連續(xù)發(fā)酵工藝。2.1 批式發(fā)酵工藝

2.1.1 農(nóng)村戶用沼氣批式干發(fā)酵工藝 該工藝目前主要 應(yīng)用于農(nóng)作物秸稈的處理，在原料預(yù)處理階段，首先需 要用鍘草機將秸稈鍘成3~6 cm，然后加生石灰水用于 調(diào)節(jié)pH，并起到初步破壞秸稈木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的作 用，同時需要添加碳銨或尿素用以增加氮源。預(yù)處理 后的原料在發(fā)酵前需要堆漚3~5天，堆漚期間接種產(chǎn) 甲烷菌是不可缺少的關(guān)鍵步驟。堆漚后的秸稈與加入 池內(nèi)的接種物分層裝料[13]。該工藝的優(yōu)點在于能提高 池內(nèi)溫度，但同時也存在出料難的問題。

2.1.2 車庫型沼氣干發(fā)酵工藝 車庫型干發(fā)酵工藝是一 種專用于處理有機固體廢棄物的干厭氧消化技術(shù)，其 發(fā)酵裝置由多個發(fā)酵單元并排組成，形似車庫，故命名 為車庫型干發(fā)酵工藝。該工藝一般應(yīng)用于中溫發(fā)酵處 理固體含量高達(dá)30%~40%的有機廢棄物，是一種穩(wěn)定 的、可靠的、有效的能源回收和廢物處理的有效方 法[14]。世界上第一個規(guī)模化的車庫型發(fā)酵裝置于1997 年9月修建于荷蘭的萊利斯塔德，年處理固體廢物量 可達(dá)5萬t[15]。與其他干發(fā)酵技術(shù)相比，車庫型干發(fā)酵 技術(shù)具有很多獨特的優(yōu)點[16]： 首先，車庫式干發(fā)酵操作 過程不受無機物質(zhì)如塑料、木塊、沙石等的影響，可以 使用相對比較粗放的物料，因而簡化了物料預(yù)處理過 程，無需過多花費人力和設(shè)備做篩分，極大程度地降低 了工程成本； 其次，車庫型干發(fā)酵裝置中沒有攪拌器等 運動部件，系統(tǒng)的可靠性也很高，能耗??； 再次，可使用 通用的裝載機等工程機械進料、出料，設(shè)備利用效率 高，通用性強。2.2 連續(xù)發(fā)酵工藝

20世紀(jì)90年代，干發(fā)酵技術(shù)開始盛行，幾種商業(yè) 化的干發(fā)酵工藝逐步發(fā)展起來，用于有機固體廢棄物 的處理，如 Dranco 工藝[17]、Kompogas 工藝[18]、Valorga · · 22 祝其麗等： 有機固體廢棄物干發(fā)酵產(chǎn)沼氣研究進展 工藝[19]等。

2.2.1 Dranco豎式推流發(fā)酵工藝 Dranco豎式推流發(fā) 酵工藝在1983年興起于比利時，采用豎式推流設(shè)計 原理和圓錐底部螺旋出料方式[20]。該工藝主要用于 處理固體含量高達(dá)30%~40%的有機廢棄物[21]，部分 沼液被循環(huán)利用作為該工藝發(fā)酵接種物，在加入發(fā)酵 罐之前跟原料以大約6:1的比例混合[22-23]。Dranco工 藝無攪拌機制，在發(fā)酵過程中，蒸汽被注入發(fā)酵罐以 滿足該工藝高溫發(fā)酵的特點(55℃)，其滯留時間約為 2~3 周，每方發(fā)酵罐每天能產(chǎn)約 5~8 m3的沼氣。

Karagiannidis和Perkoulidis就能量產(chǎn)出、原料回收、運 行成本和CO2釋放量方面對5種不同的厭氧發(fā)酵工藝 進行了評估，結(jié)果顯示Dranco工藝具有低成本、高能 源回收率等優(yōu)勢[24]。

2.2.2 Kompogas臥式推流發(fā)酵工藝 Kompogas臥式推 流發(fā)酵工藝在20世紀(jì)80年代末興起于瑞士，該工藝一 般用于處理固體含量為 23%~28%的原料 [20]。與

Dranco工藝相似，該工藝產(chǎn)生的沼液可以循環(huán)利用作 為接種物參與發(fā)酵，而沼渣經(jīng)堆肥處理后可以作為很 好的土壤肥料。該工藝同樣適合高溫發(fā)酵，其固體滯 留時間約為15~18天。Kompogas發(fā)酵罐呈水平狀，原 料的運輸依賴于發(fā)酵罐內(nèi)部軸向的旋轉(zhuǎn)攪拌器，它能 將發(fā)酵原料從入口傳輸?shù)匠隹冢苊饬丝赡艹霈F(xiàn)的原 料堵塞問題[20]。Kompogas工藝的運行成本相對降低，年處理固體廢棄物高達(dá)5000~100000 t[25]。

2.2.3 Valorga豎式氣攪拌工藝 Valorga豎式氣攪拌工 藝于1981年興起于法國，首先應(yīng)用于處理城市固體廢

第五篇：V7干式制砂設(shè)備介紹

V7干式制砂設(shè)備介紹

V7系列干式制砂生產(chǎn)設(shè)備，是目前國內(nèi)較為先進的干式制砂生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)系統(tǒng)可靠。它的成品砂級配連續(xù)、細(xì)度模數(shù)可調(diào)可控、粒形圓潤、含粉量可調(diào)節(jié)等特性。在環(huán)保方面，V7系列干式制砂生產(chǎn)設(shè)備的粉塵排放和早已污染達(dá)到國際水平，可以安裝在城市里。砂石骨料是影響混凝土品質(zhì)的關(guān)鍵因素，V7生產(chǎn)的高品質(zhì)成品砂在降低混凝土水泥用量的同時，可極大提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性，從而提高建筑質(zhì)量，延長建筑壽命，利國利民，極大促進了砂石行業(yè)的技術(shù)升級。

南方路機的V7系列干式制砂設(shè)備以US7主機、空氣篩為核心，由振動給料機、鼓風(fēng)機、調(diào)控板、回收過濾器、除塵器、加濕器以及引風(fēng)機組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)細(xì)度模數(shù)以及自動控制石粉含量為核心技術(shù),具有以下特點：顆粒形狀優(yōu)，級配連續(xù)，石粉含量可控，細(xì)度模數(shù)可調(diào)，環(huán)境友好。

1)顆粒形狀優(yōu)：具有絕佳的圓粒度，可以與天然砂相媲美；

2)級配連續(xù)：以往難以生產(chǎn)的0.6～0.15mm范圍內(nèi)的粒度得到大幅度增產(chǎn)，且級配完美的落在國標(biāo)Ⅱ區(qū)；

3)細(xì)度模數(shù)可調(diào)：根據(jù)細(xì)度模數(shù)與能耗的曲線關(guān)系，調(diào)整產(chǎn)品的粒度大小，從而改變產(chǎn)品的細(xì)度模數(shù)，其變化幅度在±0.06之間，穩(wěn)定度非常好；

4)石粉含量可控：由空氣篩中的鼓風(fēng)機搭配除塵器的引風(fēng)機，調(diào)配風(fēng)量，通過引風(fēng)機和鼓風(fēng)機的吸吹作用，可以調(diào)整回收的石粉含量；

5)環(huán)境友好：粉塵零排放，低噪音、無振動設(shè)計。

作為國內(nèi)最重要的機制砂設(shè)備生產(chǎn)商之一，南方路機將始終堅持穩(wěn)步前進的發(fā)展理念，爭做行業(yè)技術(shù)的領(lǐng)頭羊，從礦山設(shè)計、骨料生產(chǎn)，混凝土攪拌、干混砂漿攪拌、瀝青混合料攪拌、固體廢棄物處理等方面全面加強技術(shù)研發(fā)和新產(chǎn)品推廣，為我國建筑工業(yè)健康發(fā)展做出貢獻。