以秸秆为主的农业废弃物厌氧干发酵沼气工艺
我国是世界上可再生能源原料产出量最大的国家，每年产出的农业固体废弃物、畜禽粪便、农作物秸秆、蔬菜废弃物、乡镇生活垃圾和人类粪便既是宝贵资源，又是严重污染源。在当前煤、电、液化气等不断向农村普及的情况下，加快发展秸秆沼气，对于减轻农村地区对煤、电、液化气等不可再生能源的消耗和依赖，缓解我国的能源消费压力。
通过沼发酵获取生物能源是农作物秸秆的资源化利用是一条非常有潜力的途径，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。
目前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。
本文主要介绍以秸秆为主并兼顾其他农村有机废弃物的新型干法发酵技术，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意义。
一、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，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。
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含量一般在10%以内，厌氧湿发酵具有启动快、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。
二、我国沼气干发酵技术
我国从20世纪80年代开始了户用沼气干发酵研究，研发出了自动排料沼气干发酵装置和相应的半连续干发酵工艺、分离储气恒压干发酵池和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室于21世纪初开始的，现在仍处于中试研究阶段，设计了卧式螺带式搅拌发酵罐来进行厌氧干发酵、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和成套设备。
三、沼气干发酵装置类型及特点
1、钢结构秸秆厌氧发酵装置
钢结构秸秆厌氧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两种，适合于低浓度（秸秆TS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1cm左右）、运行能耗高等问题。
2、弹性覆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，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、且不适用于底下水位较高的地区。
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。另外这种覆膜槽深度浅，容量也不大。
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出干净，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。
四、国内外沼气干发酵原料预处理
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、生物发。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。
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。
五、秸秆沼气干发酵前景
以秸秆为原料生产沼气的技术可以为农村地区田间地头和房前屋后堆积的大量秸秆找到新的有效利用途径，减少资源浪费和环境污染。秸秆沼气发酵后不仅可以为农户提供清洁能源，而且厌氧消化后的沼渣还是优质的有机肥料，能有效地提高土地肥力和增强作物的抗逆能力。
若能解决我国当前沼气发酵中存在的产气率低、产气不稳定、进出料难、传质传热效果差、增温保温功能低等关键问题，可促进我国沼气产业的快速健康发展，大规模沼气生产，减少污染，合理有效地开发和利用农作物秸秆等农业资源，应用和产业化前景非常广阔。
当前虽然国内外均有大量的沼气干发酵工艺及设备的研究与应用，但针对我国沼气干发酵生产技术特点与应用水平，现有的沼气干发酵技术设备还存在诸多不足之处，需要进一步开发研究，对提升我国沼气干发酵技术水平具有较大推动作用。
六、结语
我国正面临能源危机和环境保护的双重压力，要实现经济快速增长和规模庞大的社会主义新农村建设，通过沼气发酵获取生物能源是农作物秸秆的资源化利用一条非常有效的途径。秸秆用于发酵产沼气可大大减少SO2、CO2、NO等排放，可有效实现节能减排、增收增效和减少环境污染的目的。
塞流式工艺 塞流式工艺细分有两种，一种是普通的塞流式反应器（PFR），另一种是改进的高浓度塞流式工艺（HCF）。 1.塞流式反应器（PFR） 图1 （1）原理 PFR也称推流式反应器，是一种长方形的非完全混合式反应器。高浓度悬浮固体发酵原料从一端进入，呈活塞式推移状态从另一端排出。消化器内沼气的产生可以为料液提供垂直的搅拌作用，料液在沼气池内无纵向混合，发酵后的料液借助于新鲜料液的推动作用而排走。进料端呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着向出料方向的流动而增强。由于该体系进料端缺乏接种物，所以要进行固体的回流。为减少微生物的冲出，在消化器内应设置挡板以有利于运行的稳定。PFR反应原理及结构见图1。这种工艺能较好地保证原料在沼气池内的滞留时间。许多大中型
畜禽粪污沼气工程采用这种发酵工艺。 （2）特点 优点：适用于高SS废水的处理，尤其适用于牛粪的厌氧消化，固体含量可以提高到12%；用于农场有较好的经济效益；不需要搅拌；池形结构简单，运行方便，故障少，稳定性高。 缺点：固体物容易沉淀池底，影响反应器的有效体积，使HRT和SRT降低，效率较低；需要固体和微生物的回流作为接种物；因该反应器占地面积或体积比较大，反应器内难以保持一致的温度；易产生厚的结壳。 2. 高浓度塞流式工艺（HCF） （1）原理 HCF是一种塞流、混合及高浓度相结合的发酵装置。厌氧罐内设机械搅拌，以塞流方式向池后端不断推动，HCF厌氧反应器的一端顶部有一个带格栅并与消化池气室相隔离的进料口，在厌氧反应器的另一端，料液以溢液和沉渣形式排出。 （2）特点 进料浓度高，干物质含量可达8％；能耗低，不仅加热能耗少，而且装机容量小，耗电量低；与PFR相比，原料利用率高；解决了浮渣问题；工艺流程简单；设施少，工程投资省；操作管理简便，运行费用低；原料适应性强（畜禽粪便、碎秸秆和有机垃圾均可）；没有预处理，原料可以直接入池；卧式单池容积偏小，便于组合。
有机固体废弃物厌氧发酵产生沼气的脱硫技术分析 0引言 随着工农业废弃物厌氧生物处理技术的广泛应用，沼气作为一种可再生能源，越来越受到人们的关注和重视。沼气是一种特殊的生物质能源，因为它的低位发热值较高，所以其经常被用作汽车燃料，还有一些被用作动力能源(如水泵和发电机)，也有被用作化工原料(如合成有机玻璃脂和制造甲醛和甲醇等);还有一些国家的沼气净化技术较高，如瑞典将净化后的沼气直接并入国家气网使用。因此，沼气完全可以作为一种绿色能源被开发利用，这种新兴的产业也被人们越来越重视。由于沼气来源于厌氧发酵工艺，因此这种工艺也得到越来越多的产业化应用，不仅能缓解当前存在的能源危机问题，而且能很好地达到保护环境的目的。 各种厌氧发酵微生物在厌氧的条件下，将有机物分解消化的过程中会产生沼气，此时也伴随有H2S的产生。因此，沼气是一种混合气体，其中CHQ和CO2的含量较高，H2, H2S, NH 的含量比较少。发酵原料的种类、各种原料的相对含量、厌氧发酵的条件(温度、时间、pH等)以及厌氧发酵的各个阶段都是影响沼气成分的因素。 硫化氢(H2S)是一种能危害人体健康的有毒性气体，其物理性质上最大的特点是无毒和有强烈的臭鸡蛋气味。另外，大气中H2S的存在是造成酸雨的主要原因之一。由于H2S在化学性质上能与许多金属离子反应，产物是硫化物沉淀，而这些产物又不溶于水或者酸，所以其对铁等金属类物质有很强的腐蚀性。除此之外，当沼气燃烧时，H2S会被氧化成亚硫酸，从而对环境造成严重的污染，也会严重腐蚀设备、管道和仪器仪表等。因此，在利用沼气之前必须将其中的H2S去除，而国家对沼气中H2S含量的标准有严格的规定，不能超过0. 02g/亩。目前，最常用的脱除H2S的方法有干式脱硫、湿式脱硫和生物脱硫。 1.干法脱硫 干法脱硫的具体反应过程是首先通过物理吸附将H2S吸附在吸附剂的表面，然后是吸附剂与H2S发生化学反应生成单质硫的过程。因为干法脱硫所使用的脱硫剂大多数是粉末状或者颗粒状，其整个过程是在完全干燥的环境下进行的，所以脱硫过程不会对设备和管道等产生腐蚀和结垢的影响。干法脱硫的适用范围是含有较低浓度H2S的气体，其优点在于脱硫工艺设备比较简单及工艺技术方面比较成熟。因此，干法脱硫工艺在工业上应用较广。目前，最常用的干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法、活性炭吸附法和膜分离法等。 1.1氧化铁法脱硫 氧化铁沼气脱硫法是使用较早的一种方法，早在19世纪40年代就开始逐步发展起来了，而此时煤气工业也孕育而生。氧化铁法脱硫的反应原理:常温下沼气到达脱硫机床的表面，此时沼气中的H2S与Fe203发生氧化还原反应，生成的产物为Fe2S3和Fe2;之后，含硫的脱硫剂再被空气中的氧氧化为Fe2 03和SO这也说明了这种脱硫剂是可再生的，可以循环使用很多次;但是如果脱硫剂表面的空隙被大部分覆盖以后，氧化铁脱硫剂就失去了活性。由此可见，影响脱硫效果的因素有沼气的流速和沼气与脱硫剂接触的时间。 氧化铁法脱硫过程中发生的化学反应是不可逆的。反应方程式的反应速率很大，要将沼
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。 关键词：秸秆干发酵产气率 农业固体废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃 的有机类物质，主要包括农业生产和加工过程中产生的 植物残余类废弃物、动物残余类废弃物和农村城镇生 活垃圾等…。据孙永明【１１等报道，我国每年产生固体废 弃物高达几十亿吨，而每年产生农作物秸秆总量约７亿 吨，除去用于造纸、饲料及造肥还田外，还有一大部分 未充分利用，大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤污染、火灾事故、堵塞交通等大量社会、经济和生态问题【２习ｊ。但实际上秸杆可以通过干发酵工艺得到有效利用，既以固体有机废弃物为原料（总固体含量在２０％以上），利用厌氧菌将其分解为ＣＨ。、ＣＯ。、Ｈ。Ｓ等气体的发酵工艺【４Ｊ。与湿发酵相比，主要优点是可以适应各种来源的固体有机废弃物、运行费用低并提高容积产气率、需水量少或不需水、产生沼液少后续处理费用低等［５】。本文对玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的高浓度厌氧发酵产气潜力进行研究。 １．材料与方法 １．１材料与试验装置 玉米秸和稻草取自杭州郊区某农场，烟叶杆与木薯杆分别取自云南昆明郊区某卷烟厂和某农场，经切碎后（２～３ｃｍ）左右待用。污泥则取自杭州市种猪试验场的沼气站。原料的ＴＳ与ＶＳ见表１。厌氧装置采用自制的１．５Ｌ发酵装置。采用排水法计量气体，试验装置见图１。 表１原料的ＴＳ与ＶＳ 项目玉米秸稻草烟叶杆木薯杆污泥ＴＳ（％）８４．４２８６．３３８７．９６２３．９０１１．６４ＶＳ（％）７３．９６７５．０２６８．６８２２．００７．３２ １、止水夹２、胶管３、盖子４、发酵瓶５、胶管 ６、集气瓶７、集水瓶 图１反应装置示意图 １．２试验设计 试验设４个试验组和１个为空白组．每组３个平行，在３８℃的恒温间内发酵。将１００９ｔ－米秸、稻草、烟叶杆分别和８００９污泥混合均匀后加入发酵瓶中，将１００９木薯杆与６００９污泥混合均匀后也加入发酵瓶中，空白则将１０００９污泥加入发酵瓶中。 １．３分析项目及方法 ＴＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的硬质玻璃杯中，（１０５±２）℃烘干至恒重，称重计算，而ＶＳ测定是将待测混合物置于已烘干、称重的坩埚中．（５５０－Ｉ－１０）℃灼烧至恒重，称重计算【６】。ＰＨ值采用精密试纸法。 每天定时测定发酵产气量，即测定集水瓶中水的体积量为日产气量。利用沼气分析仪（武汉四方沼气分析仪）及根据沼气燃烧的火焰颜色参照ＣＨ。含量标准卡联合检测ＣＨ。浓度｜７Ｊ。 ２．结果与讨论 ２．１发酵前后的相关测定及分析 从图２可以看出，各试验组发酵前后的ＴＳ及ＶＳ均有所下降，这说明原料被消耗并生产沼气。图中数据表明玉米秸、稻草、烟叶杆及木薯杆的ＴＳ降解率分别为 ２４ ｗⅥ唧．ｅｈｏｍｅ．ｇｏｖ．ｅｎ 万方数据
秸秆发酵成沼气，综合利用辟新路 金湖县农村能源办公室 随着农业现代化的发展，秸秆已逐步成为农村污染环境重要污染源，如何变废为宝，高效利用秸秆一直是政府和各界人士所关注的课题。从去年开始，金湖县农村能源办公室通过不同的方法用秸秆制沼气取得成功后，得到广大农户的普遍欢迎，不但解决了因一家一户养殖日趋减少导致户用沼气原料短缺问题，而且为秸秆综合利用找到一条有效途径，实现沼气原料无障碍建设。今年来，全县共推广秸秆制沼气1200多户，年消耗秸秆约1000吨，打造了全县第一个秸秆沼气集中居住小区—闵桥镇闵桥村集中居住小区，该小区被列为全市秸秆沼气示范点，村沼气物业站被评为全市示范站。秸秆沼气已逐渐成为金湖沼气建设新亮点。 一、主要成效： 1、经济效益。通过对农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较，秸秆沼气发酵与直接燃烧比较，提高了能量的转换和利用效率，秸秆沼气发酵比直接燃烧能量利用效率提高0．2—0．9倍。秸秆沼气为农民提供了优质廉价的生活用能，帮助农民节省了燃料和用电方面的生活支出；根据调查，建设一个8立方米的秸秆沼气池，年产沼气约300立方米、可
以基本满足3-5口之家全年生活用能，每年可节省燃料和电费300-400元；利用沼液喂猪养鱼可节约饲料15%，可增产粮食20%左右，种养业当年可增效1000元左右。增加沼肥400多担，减少化肥和农药使用量25%左右，节支200-300元。 2、生态效益。秸秆沼气不仅解决了农民烧火做饭问题，还解决了农村的肮乱差问题，一只8立方秸秆沼气池，一年可消耗秸秆1吨左右，可减少秸秆焚烧温室气体排放量，有效改善了农村生活生产环境，有效改变收割季节农户将秸秆堆积在田埂路旁、家前屋后或就地付之一炬，或抛入河道、水塘一抛了之的现象。同时，秸秆发酵产生了大量的生态有机肥，改善了土壤理化性状，发展了庭园经济和无公害农产品、绿色食品、有机食品，减少了化肥、农药使用量，降低了农业生产成本，提高了农产品质量，增强了农产品市场竞争力， 3、社会效益。秸秆制沼气的推广，引导农户变废为宝，促进农民生活生产方式的转变，提高农民生活质量，促进农业循环经济的发展和社会主义新农村建设。 二、秸秆制沼气工艺及注意事项。 （一）不同堆沤发酵方法及效果对比： 在30度左右气温下，经测试：一是纯秸堆沤发酵时间长，且产气量低；二是秸秆加菌种、碳铵堆沤发酵可提高产气量
固体有机废弃物厌氧发酵装置研究进展 收稿日期：２００６－１０－１３ 基金项目：国家自然科学基金项目（２００４０２２４００１） 作者简介：夏吉庆（１９５４－），男，汉，安徽人，研究员，硕士，主要从事生物质能源利用研究。 ＊通讯作者Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｗｅｎｚｈｅｑ＠１６３．ｃｏｍ 夏吉庆，李文哲＊ （东北农业大学工程学院，哈尔滨 １５００３０） 摘要：文章在调查分析现有厌氧发酵设备的基础上，从我国高寒地区实际生产需要出发，提出了开发高效 厌氧发酵设备的基本思路，主要是：产酸阶段和产甲烷阶段设备独立设置；产甲烷阶段采用厌氧滤器和三相分离器有机组合应用；采取有效的污泥回流和全程菌群富集技术以及有效的节能保温措施；加强自动控制使设备高效稳定运行等。 关键词：厌氧发酵装置；适应性；设计 中图分类号：ＴＨ１６ 文献标识码：Ａ 目前我国户用沼气池经过多年发展，技术已经比较成熟。随着规模化养殖的不断扩大，近年来（８０年代以后）我国开始发展大型沼气工程，工业化的厌氧发酵设备在我国南方地区应用较多。这些工程多数采用全混合发酵工艺，有的采用复合式反应器，不设保温和增温设施。由于这些设备和工艺不适宜常年在低温状态下运行，所以没有在寒冷地区得到很好推广。另外，这些设备不能很好的适应高浓度物料的厌氧发酵，容易发生堵塞，因此有必要设计出高效、稳定运行而且能够自动精确控制且不易堵塞的系统。 为了使厌氧发酵设备在高寒地区得到较好的推广使用，本文在分析各种厌氧发酵设备研究进展的基础上，探讨适应较高物料浓度和多种畜禽粪便需要的北方寒冷地区固体有机废弃物的厌氧发酵设备的设计思路。 １目前应用于固体废弃物厌氧发酵设 备的特点分析 固体厌氧发酵设备经过国内外多年的研究与实践出现了多种的形式，优缺点分析如下。 １．１常规型反应器 常规型反应器包括常规反应器、完全混合式反 应器和塞流式反应器 （也称推流式反应器）。１．１．１常规反应器 常规反应器 （也称常规沼气池）是一种结构简单，应用广泛的工艺类型。该反应器无搅拌装置，原料在发酵器内呈自然沉淀状态，一般分为４层。从上到下依次为浮渣层、上清液层、活性层和沉淀层，其中厌氧发酵微生物活动旺盛的场所只限于活性层内，多在常温条件下运行，容易出现浮渣层，效率较低。 １．１．２完全混合式反应器 完全混合式反应器是以前使用最多，适用范围 较广的一种反应器。 完全混合式反应器是在常规反应器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，与常规反应器相比使活性区遍布整个发酵器，其效率比常规反应器有明显提高，曾经被称为高速反应器。该反应器常采用恒温连续投料或半连续投料运行。 优点：该工艺可以处理高悬浮固体含量的原料；反应器内物料均匀分布，避免了分层状态，增加底物和微生物接触的机会；反应器内温度分布均匀；进入反应器内任何一点抑制物质，能够迅速分散保持在最低浓度水平，避免了浮渣结壳、堵塞、气体逸出不畅和沟流现象。 缺点：由于该反应器无法做到使ＳＲＴ（固体滞 第３８卷第５期东北农业大学学报３８（５）：７０２￣７０５ ２００７年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｃｔ．２００７ 文章编号 １００５－９３６９ （２００７）０５－０７０２－０４
废水生物处理基本原理 ——废水厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH 4和CO 2的过程。 1.1.1 厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论： 20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO 2和H 2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH 等）强。 图1厌氧反应的两阶段理论图示 内源呼 吸产物 碱性发酵阶段 酸性发酵阶 段 水解胞外酶 胞内酶产甲烷菌 胞内酶产酸菌 不溶性有机物 可溶性有机物 细菌细 胞 脂肪酸、醇 类、H 2、CO 2 其它产物 细菌细胞 CO 2、CH 4
第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。 1.1.2 三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质； 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类；
如何利用秸秆发酵制取沼气 聊城市农业委员会梁明磊高爽徐倩 随着畜牧业的集约化发展，家庭养殖越来越少，很多建设户用沼气的农户面临着原料不足的 问题。如何处理好原料短缺的问题成为发挥沼气池效益的一个关键。对于这个问题，聊城市 农委依托本地秸秆资源优势，利用秸秆等作原料，经过大量的实践，最终取得了良好的效果，现在将利用秸秆发酵产生沼气的方法给大家介绍一下： 一、适用范围秸秆沼气发酵制取沼气适合以小麦、玉米秸秆为主要发酵原料制取沼气的原料 配比、预处理、投料启动、日常管理及安全使用的技术要求。用于农村户用水压式沼气池。 所用沼气池必须符合GB/T4750-2002《农村家用水压式沼气池标准图集》的质量要求。投料 前必须按GB/4751-2002《户用沼气池质量检查验收规范》进行严格试压。 二、参照标准 GB/4751-2002《农村家用沼气池发酵工艺规程》 三、沼气发酵原料秸秆沼气的发酵原料目前主要是以农业生产过程中产生的小麦、玉米秸秆 为主。 四、秸秆沼气发酵原料配比 1、秸秆发酵原料浓度一般为6%-8%，冬季宜浓度高，夏季反之。 2、碳氮比秸秆沼气发酵原料的碳氮比要求在25：1左右，由于秸秆的含碳量比较高，所 以必须添加含氮化肥进行调节。 3、一立方米沼气池发酵原料的配比与用量
五、发酵原料的预处理及投料步骤 1、原料粉碎将秸秆原料用粉碎机粉碎成草粉状。把原料用水浸透。加水时要边加水边拌原料，反复搅拌3遍，使水浸透秸秆，用手握成团，指缝滴水而不流为宜。掺入化肥或粪便按照发酵原料配比要求，把50%的化肥掺入浸透的秸秆粉中，如秸秆与粪便混合，应把规定用量的粪便同时加入秸秆中，反复掺匀。堆沤把搅拌的原料装入沼气发酵原料池中（也可在池中搅拌），加盖塑料薄膜进行堆沤。堆沤时间环境温度在15℃左右时，纯秸秆原料堆沤9～10天，秸秆粪便混合原料堆沤7～8天；环境温度在20～25℃时，纯秸秆原料堆沤7～8天，秸秆粪便混合原料堆沤5～6天；环境温度在25℃以上时，纯秸秆原料堆沤6～7天，秸秆粪便混合原料堆沤4～5天。当堆沤原料达到棕红色时，即可投料。投料时间最好在中午气温高投入沼气池，有利于提高池温。 2、沼气池投料及步骤准备沼气池接种物，菌种采用老沼气池的沼液，数量2000Kg。先将堆沤好的沼气发酵原料投入沼气池内。把剩余的50%的尿素溶解于水后在原料上部均匀倒入沼气池内。再把准备好的发酵菌种均匀的从上部倒入沼气池内。从沼气池活动盖口加入清水。加水量与投入的原料的总量达到沼气池总容积的90%为宜，加入沼气池的水取至农户手压井内的水，温度为14℃。原料和接种物入池后，要及时加盖封池。沼气池发酵启动初期产的气体，由于封入池内的空气较多，加上开始产的甲烷气含量较低，不能点燃。因此，当沼气压力表压力达到4Kpa以上时，开始放气试火，放气3-4天全部点燃，投入正常使用。 敬礼
1.2.2 厌氧处理工艺选择 1、各类厌氧工艺性能概述 （1）完全混合厌氧工艺（CSTR） CSTR是在常规消化器内安装了搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态，该消化器常采用恒温连续投料或半连续投料运行，适用于高浓度及含有大量悬浮固体原料的处理。在该消化器内，新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵期内的发酵液混合，使发酵池底浓度始终保持相对较低的状态。而其排除的料液又与发酵液的底物浓度相等，并且在出料时微生物也一起被排出，所以，出料浓度一般较高。该消化器具有完全混合的状态，其水力停留时间、污泥停留时间、微生物停留时间完全相等，即HRT=SRT=MRT。为了使生长缓慢的产甲烷菌的增殖和冲出速度保持平衡，要求HRT较长，一般要10-15d或更长的时间，进料浓度8%-12%。中温发酵时负荷为3-4kgCOD（m3.d），高温发酵为5-6 kgCOD（m3.d）。 CSTR的优点：1.可以进入高悬浮固体含量的原料；2.消化器内物料的均匀分布，避免了分层状态，增加了底物和微生物接触的机会；3. 消化器内温度分布均匀；4.进入消化器的抑制物质，能够迅速分散，保持较低的浓度水平；5.避免了浮渣、结壳、堵塞、气体逸出不畅和短流现象。 缺点：1.由于消化器无法做到使SRT和MRT在大于HRT的情况下运行，所以需要消化器体积较大；2.要有足够的搅拌，所以能量消耗较高；3.生产用大型消化器难以做到完全混合；4.底物流出该系统时未完全消化，微生物随出料而流失。 （2）厌氧接触工艺反应器 厌氧接触工艺反应器是完全混合式的，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。这样的工艺既保证污泥不会流失，又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。但因受水泵性能的限制，该装置进料的干物质浓度（TS%）为4-6%，故需配兑2.5-3倍于发酵原料重量的配料污水；还需多级“预处理”以去除堵察水泵和管道的秸草等较大固形物。 （3）厌氧滤器（AF） 厌氧滤器是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器，厌氧菌在填充材料上附着生长，形成生物膜。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。厌氧滤床可分为上流式厌氧滤床和下流式厌氧滤床二种。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触，因为细菌生长在填料上将不随出水流失，在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。厌氧滤器的缺点是填料载体价格较贵，反应器建造费用较高，此外，当污水中SS含量较高时，容易发生短路和堵塞。 （4）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，
农业废弃物厌氧发酵制取沼气技术的研究进展 摘要：为了研究中国农业废弃物制取沼气的研究及利用现状，笔者结合自身及前人的研究成果，通过描述中国农业废弃物的利用现状及厌氧发酵制取沼气技术的机理，产甲烷菌的基本研究以及3种常见农业废弃物厌氧发酵产沼气的研究结果，概括了利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性。但同时发现，很多研究成果没有在中国农业废弃物的利用上得到充分利用，本研究的成果在今后对农业废弃物进行合理有效的利用及处理上有很大的参考作用。 0引言 中国每年产生的农业废弃物，仅农作物秸秆的量就约为7亿t，大中城市郊区的集约化养殖场产生的畜禽粪便因超过农田环境自身消纳的能力，也对城市郊区环境造成了较大的污染。本研究通过倡导利用厌氧发酵生沼气技术处理农业废弃物，能有效保护农村及城市郊区的环境，同时能改善当前中国能源利用领域过分依赖煤炭，污染严重，能源利用率低等不合理现象，对解决中国经济发展的瓶颈有重要意义。 当前农业废弃物的利用技术有很多，主要包括：能源化、肥料化、饲料化和材料化技术，而能源化是当前研究的重点，如将玉米秸秆通过等离子体热裂解液化制取生物油，厌氧微生物利用麦麸产氢以及利用甜高粱茎秆汁液发酵制取生物酒精等。与其他农业废弃物能源化的技术相比，厌氧发酵生产沼气技术目前比较成熟，可以实现产业化。如北方“四位一体”沼气生态模式和南方的“猪、沼、果”生态模式等。 与此同时，大量的利用农业废弃物发酵产沼气的基础研究也在进行，如碱预处理对稻草发酵产沼气的效果，同时刘荣厚等还发现蔬菜废弃物用厌氧发酵工艺处理制取沼气是可行的。沼液及沼渣作为沼气发酵的一种副产物，也有很大的作用，50%浓度的沼液能提高草莓的果实品质，添加煤油和洗衣粉的沼液混合物是一种防治菜青虫的良好杀虫剂。 本研究针对农业废弃物制取沼气技术在处理废弃物的实际应用上的不足，与其比较成熟的研究现状脱节的问题，通过全面地概括论证利用厌氧发酵处理农业废弃物的必要性及技术上的可行性，倡导积极发展厌氧发酵制取沼气技术，并在实际中大量应用该技术处理中国的农业废弃物，相信在厌氧发酵制取沼气技术的广发推广上能起到非常积极的作用。 1厌氧发酵制取沼气技术的机理 目前为止，对厌氧发酵制取沼气技术机理的研究比较成熟。沼气发酵的过程，实际上是微生物的物质代谢和能量转换过程，在分解代谢过程中微生物获得能量和物质，以满足自身生长繁殖，同时大部分物质转化为甲烷和二氧化碳。 其基本过程通常可分为液化、产酸、产甲烷3个阶段，前2个阶段合称为不产甲烷阶段，不过目前比较权威的是把沼气发酵理论分为2阶段厌氧发酵理论和3阶段厌氧发酵理论。 2阶段理论主要针对一些可溶性的复杂有机物，第1阶段是在产酸菌的作用下，有机物被分解为低分子的中间产物如有机酸如乙酸、丁酸等及氢气、二氧化碳等气体；第2阶段是产甲烷菌将第1阶段产生的中间产物继续分解为甲烷和二氧化碳。3阶段理论主要针对不溶性的复杂有机物，相对2阶段理论，主要是多了1个水解和发酵的阶段，在这一阶段，复杂有机物在微生物（发酵菌）作用下进行水解和发酵：多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等；蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨；脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类。 也有研究将产甲烷的3阶段理论中的第1阶段拆分为2步，认为沼气发酵应具体分为4个步骤，分别是：聚合物的水解、水解产生的单体发酵生成挥发性脂肪酸酸和乙醇等、中间产物转换为乙酸和氢气、甲烷的形成。 2产甲烷菌的研究 2.1产甲烷菌的种类与基本性质 产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧消化转化成甲烷和二氧化碳的古细菌，它们生长在严格厌氧的环境中，不能利用复杂的有机物作为能量来源，只能利用氢气、二氧化碳、甲酸、甲醇、甲基胺、乙酸等简单物质合成甲烷进行能量代谢，是厌氧发酵过程的最后一个成员。
1.4 实验研究目的，技术路线 我国目前的农作物发酵制沼气技术与发达国家相比,起步较晚,大型项目的运行经验相对较少。由于我国幅员辽阔,不同地域的农作物资源种类不同,其物理和化学性质也有较大的差别,加之我国不同地区年平均气温差别较大,使我国农作物厌氧发酵制备沼气的大型项目难有统一的设计参数标准。对于不同的大型沼气项目,必须结合项目实际的农作物种类和物性、气候条件、供热条件、沼液和沼渔的消纳和后续处理工艺、农作物的价格和最大运输半径、原料的储存和供料方式、发电机组的选型等因素进行综合考虑,才能使项目实施后获得最佳的经济和社会效益。 根据我国农作物制备沼气技术的应用现状,结合本文研究的农作物制备沼气项目实际案例,本文的研究目的为:;研究发酵原料的物理化学性质和产气率,提出合理估算农作物（主要是黄瓜藤）和粒径的方法,为项目实例提供工艺选择、系统设计和经济性计算提供可靠依据。 为了实现上述目的,本文研究内容主要集中如下几个方面: （1）研究农作物破碎预处理的特点,为合理计算破碎预处理能耗提供计算方法。 （2）研究了黄瓜藤的鲜活度对发酵产气量和产气速率等因素的影响。 （3）不同投配率对发酵产气量和产气速率等因素的影响；为了厌氧发酵反应的持续反应，同时还研究不同投配率对于pH值的影响。 1.5 论文章节安排 本论文共包括六章内容。 第一章介绍课题的研究背景，国内能源消费和可再生能源利用现状，以及课题的主要研究内容和意义。 第二章厌氧发酵反应制备沼气的基本原理和影响参数。
第三章阐述农作物的破碎原理，从中说明粒度与能耗间的关系，并且从能耗的角度分析不同粒度的颗粒的耗能情况。 第四章针对需要采用实验方法对各个因素进行研究，确定实验的数据测量的方法以及实验进行过程中需要的注意事项，防止实验失败。 第五章实验采用定制CSTR厌氧反应器对黄瓜藤在中温条件下进行厌氧消化反应实验，研究系统的稳定性能和产气性能。 第六章作出对课题的总结和展望，总结本课题的研究成果，并提出不足之处和以后还需进一步研究的方向。
沼气发酵工艺流程 从全社会能源消费与供给的发展趋势，随着工业化发展进程使得矿物质能源日趋枯竭，尽管这是未来将会发生的事，当然也是历史发展的必然结果，将会引起全社会的关注。世界各国都在寻求可再生的替代能源，虽然探矿开采不会立即结束，但是可再生能源的试生产也要立即开始，甚至早已经开始了。沼气工程作为即可处理废弃的有机物又可从中回收能源，这是采用现代化技术开发生物质能源利用的重要组成部分，也是沼气工程产业将会乘胜发展的必然。 我国的沼气产业已从单纯的能源利用发展成为废弃物处理和生物质多层次综合利用，并与养殖、种植业广泛结合，在农村生产和生活中发挥了重要作用 沼气发酵技术确切的应该称为厌氧发酵技术，是指从发酵原料到产出沼气的整个过程，所采用的技术和方法。沼气发酵技术主要包括原料的预处理，接种物的选取和富集，发酵器（在厌氧发酵过程中的发酵器也称反应器，是沼气发酵罐、沼气池、厌氧发酵装置的统称）结构的设计，工程起动和日常运行管理等一系列技术措施。其流程图如下所示： 进料池 青贮 秸秆 粉碎预处理 沼液沼渣（再利用） 1.秸秆预处理： 1.1.预处理： 农作物秸秆通常是由木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物组成，其产气特点是分解速度较慢，产气周期较长。使用这种原料在入池前需进行预处理，以提高产气效果。 常用的预处理方法有物理、化学与生物方法等。物理方法主要有切碎、粉碎、汽爆等。生物法的研究主要集中在菌种的筛选和发酵条件优化方面。目前研究最多的微生物是白腐真菌。生物方法具有环境友好、处理效率高等优点，但需要无菌操作条件和专门的培养设施，目前有关研究较多，实际应用很少。化学法主要利用酸和碱等化学物质对秸秆进行预处理，通过化学作用破坏秸秆的内部结构，从而提高秸秆的厌氧消化性能。化学法具有处理方法简单、时间短、效果好等优点，但化学处理剂有可能产生二次污染。 1.2.青贮：青贮池设计以为矩形，若有多个青贮池可并联或串联使用。 粉碎的秸秆贮入青贮池后应轧实，减少内部氧气存有量，避免原料浪费。 秸秆含水量控制在65%左右，密度以大于500㎏/m3为宜。
有机垃圾厌氧发酵沼气概述 摘要:本文综述了国内外垃圾处理现状,介绍了发酵沼气的技术,阐述了沼气的原料来源、生产方法、原理机理、发酵菌种的筛选及影响发酵的因素等内容。 关键词:有机垃圾厌氧发酵沼气 Abstract:This article reviews the domestic and overseas garbage disposal status,introduces the technology of fermentation methane gas, elaborated methane sources of raw materials, production method, principle, the screening of the strains for fermentation, the factors affect fermentation etc. Key words:Organic waste;Anaerobic fermentation;Methane gas 垃圾是指不需要或无用的固体、流体物质,我国许多城市每天都会产生大量垃圾,垃圾处理常见的方法是填埋和焚烧,前者会造成土壤、地下水污染等,后者会产生大量CO2及有害气体,两者均会带来环境问题。因此,许多学者都在致力于研究垃圾处理的方法。有机垃圾是指生活垃圾中含有有机物成分的废弃物,主要是废纸、木头等纤维性物质、厨房菜渣、果皮、菜皮叶、剩饭菜、人和动物排泄物等,城市生活垃圾中有机垃圾占了较大比例,而且其中可生物降解物质含量很高,许多发达国家已经开始把城市有机垃圾资源化处理作为一个重要的研究性课题,在我国有机垃圾的回收利用也越来越受到人们重视
沼气厌氧发酵 中国知识资源总库——CNKI 系列数据库输出格式:简单详细引文格式自定义查新RefWorks 自定义:题名作者中文关键词单位中文摘要基金刊名ISSN年期第一责任人 处理结果: 1题名The Relationship Among pH,VFA and Biogas Production in Anaerobic Fermentation of Mixed Manure and Straw with Different Ratios 作者张彤;李伟;李文静;李轶冰;杨改河; 刊名农业环境科学学报 单位西北农林科技大学林学院;陕西省循环农业工程技术研究中心;西北农林科技大学农学院; 中文摘要为探索发酵原料产气量与pH值、挥发性脂肪酸之间的关系,确定最佳原料配比以及发酵温度是关键。通过试验在恒温条件下以不同配比的鸡粪、麦秆混合物为原料,在25～40℃范围内进行厌氧发酵,研究pH值和挥发性脂肪酸对沼气产量的影响。结果显示,在约50d的发酵过程中,以40℃、鸡粪和麦秸3∶1处理的(简称鸡麦3∶1)累积产气量最高,达11492mL,25℃、鸡麦3∶1处理的累积产气量最低,为6227mL。在25、30℃发酵条件下,随着麦秆比例的增加,产气量逐渐增加;在35、40℃发酵条件下,随着麦秆比例的减少,产气量逐渐增加。pH值与日产气量成正比,而挥发性脂肪酸与日产气量成反比。 2题名Study on Characteristics of Anaerobic Fermentation with Wheat Straw and Sweet Potato Vine 作者石勇;邱凌;邵艳秋;罗涛;任虎林; 刊名西北农业学报 单位西北农林科技大学机械与电子工程学院;农业部沼气西北分中心;西北农林科技大学农学院;西北农林科技大学资源与环境学院; 中文摘要在(30±1)℃恒温条件下,按C/N=20∶1,C/N=25∶1,C/N=30∶1的3个不同水平将小麦秸秆和红薯藤叶分别配置成2 000 mL发酵液,其总固体含量TS为8%。对3个不同水平C/N的发酵液进行厌氧发酵试验,测定厌氧发酵过程中的日产气量,pH、CH4和CO2体积分数等动态指标的变化,探究2种物料在不同C/N水平下的发酵特性。结果表明在TS为8%的条件下,C/N为25∶1水平时产气效果最佳,产气量和CH4体积分数都具有明显优势。 3题名Research on the essence and the mechanism of method about fermented soybean in Qi-Min-Yao-Shu (Important Arts for the People,s Welfare) 作者陈苍林 刊名中国酿造 单位漳州市酱油厂福建漳州363000
厌氧发酵过程三阶段理论： 一、有机物水解和发酵细菌作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪转化为单糖氨 基酸、脂肪酸、甘油、CO2、H等 二、把第一阶段产物转化为H、CO2和CH3COOH 三、通过两组生理物质上不同产CH4菌作用，将H和CO2转化为CH4，对CH3脱 羧产生CH4。 厌氧消化原理：有机物厌氧消化过程主要包括产酸和产甲烷两个阶段。而对于不溶性有机物（有机垃圾），一般可认为在上述两个阶段之前多一个“水解 阶段”，水解阶段起作用的细菌包括纤维素分解菌、脂肪分解菌和蛋白质水解菌；在水解酶作用下，转化产生单糖、酞和氨基酸、脂肪酸和甘油。产酸阶段起作用细菌是发酵性细菌，产氢产乙酸和耗氢产乙酸菌在胞内酶作用下，转化产生挥发性脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳；产甲烷阶段是产甲烷菌利用H2、CO2、乙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中H2、CO2和乙酸是主要基质。 名词： VFA: Volatile acid 挥发酸
COD: Chemical oxygen demand 化学需氧量 BOD: Biochemical oxygen demand 生物需氧量 TOD: Total oxygen demand 总需氧量 TOC: Table of content 总有机碳 TS: Total solid 总固体 SS: Suspend solid 悬浮固体 VS: Volatile solid 挥发固体 HRT: 水利滞留时间=消化器有效容积/每天进料量 SRT: 污泥停留时间：单位生物量在处理系统中的平均停留时间 SVT: 污泥体积系数：单位体积水样在静置30min后，污泥体积数 MRT: 微生物滞留时间 PFR:塞流式反应器（Plug flow reactor）高浓度悬浮固体发酵原料一段进入，从另一段排除。 USR:生流式固体反应器（Upflow solid reactor）原料从底部进入消化器，上清从消化器上部溢出 UASB:生流式厌氧污泥床（Upflow anaerobic sludge bed）自下而上流动污水通过膨胀的颗粒状污泥床消化分解，消化器分为污泥床、污泥层和三相分离器。 UBF：污泥床过滤器。将UASB和厌氧过滤器结合为一体的厌氧消化器，下部为污泥床，上部设置纤维填料。 EGSB:膨胀颗粒污泥床（Expanded granular sludge bed）与UASB反应器有相似之处，可分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统，EGSB没有专门的出水回流系统。 ABR:厌氧折板反应器（Anaerobic baffled reactor） SBR:间歇曝气方式运行活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥发（Sequencing batch reactor actirated sludge process） USSB:(Upflow staged sludge bed)
收稿日期:2008204216 修回日期:2008206214 作者简介:武少菁(1983-),女,在读硕士研究生,主要从事可再生能源研究。通讯作者:刘圣勇,E 2mail:liushy@vi p.sina .com 秸秆干发酵产沼气技术的概述和展望 武少菁,刘圣勇,王晓东,刘小二,王 森 (河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室,河南郑州 450002) 摘 要:随着我国农村循环经济的发展,农作物秸秆作为一种可再生能源,它的开发利用也越来越受到人们的重视;本文主要提出了一种农作物秸秆资源化利用方式,即秸秆干发酵产沼气技术,介绍了它与传统发酵技术的区别,以及它的技术难点和研究现状,并对这项技术的未来发展进行了展望,指出了与传统发酵技术相比的优点所在和技术难点的解决方法,以及这项技术的发展前景。关键词:秸秆;资源化利用;干发酵;沼气 中图分类号:S216.4;X705 文献标识码:A 文章编号:1000-1166(2008)04-0020-04 Su mmar i za ti on and Prospect of D ry Ferm en t a ti on Teclonogy for Straw B i oga s Producti on /W U Shao 2ji n g,L I U Sheng 2yong,W ANG X i a o 2dong,L I U X i a o 2er,W ANG Sen /(Key Labora tory of Renewable Energy,Henan Agr i 2cultura l Un i versity,Zhengzhou 450002,Ch i n a) Abstract:A method of res ource reuse of cr op stra w by dry bi ogas fer mentati on was su mmarized and discussed in this pa 2per .Its differences with traditi onal fer mentati on technol ogy,as well as technical difficulties and research status,were intr o 2duced,pointing out the technical difficulties and advantages comparing with the traditi onal technol ogy .And the future de 2vel opment and app licati ons were p r os pected . Key words:cr op stra w;res ource reuse;dry fer mentati on;bi ogas 我国是一个农业大国,农作物播种面积居世界 第一位,据统计,目前我国每年秸秆产量大约有7亿吨[1] 。在过去农作物秸秆多被作为燃料使用,但随着我国人民生活水平的不断提高,以及农村经济的发展和能源供应的改善,近些年来,农民对秸秆的燃烧利用也逐渐减少,剩余农作物秸秆的数量越来越 大,据估计每年已达到4亿吨左右[2] 。大量剩余秸秆的随地堆弃和任意焚烧,造成了大气污染、土壤矿化、火灾事故、堵塞交通等大量的社会、经济和生态 问题[3] ;与此同时,秸秆作为一种可再生能源,蕴含着巨大的生物质能量,它的资源化利用,对节约能源、改善生态环境、实现社会的可持续发展,有着重大意义。 虽然目前我国农作物秸秆的资源化利用技术正朝着多元化的方向发展,主要的资源化利用途径有秸秆肥料利用技术、秸秆饲料利用技术、秸秆原料利 用技术以及秸秆能源利用技术等[4,5] ,国内外的理论研究和生产实践都取得了一定的成果,但是技术还不成熟,尤其由于秸秆本身的结构复杂,致使能量转换率不高,而利用率低、成本高,一定程度上制约 了农作物秸秆的资源化利用。由于农作物秸秆在农 村的储存量大,虽然部分已经得到资源化的利用,但是仍有剩余;加之秸秆资源化利用技术还不完善,又阻碍了资源化利用的大规模发展。所以,还需要继续寻找秸秆资源化利用的新技术,而发展秸秆干发酵产沼气技术就是一个很好的新方向。1 秸秆干发酵产沼气技术的概述111 秸秆干发酵产沼气原理 秸秆干发酵产沼气是水稻、玉米、花生等农作物秸秆作为原料,经过粉碎并添加发酵菌剂做堆沤等预处理后,加入沼气池进行厌氧发酵来生产沼气和有机肥料。 农作物秸秆干发酵产沼气技术主要是以厌氧消化和生物酶技术为主。厌氧消化反应的主要机理是有机物在厌氧的条件下被微生物分解,转化成甲烷 和二氧化碳等,并合成自身细胞物质的过程[6] 。秸秆的厌氧消化反应是一个生物化学转化过程,一般 可分三个阶段[7～8] :第一阶段是水解阶段,将秸秆中不可溶复合有机物转化成可溶化合物;第二阶段是
有机固体废物干法厌氧发酵技术研究综述 叶小梅1, 2 ,常志州1①(1. 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京210014; 2. 南京农业大学资源与环境 科学学院,江苏南京210095) 摘要: 干法厌氧发酵技术作为有机固体废物能源化与处置的有效途径,近年来已逐渐成为世界各国农业固体废物资源化技术研究的热点。综述了国内外有关有机固体废物干法厌氧发酵处理技术研究现状,并展望了农业固体废物干法厌氧发酵技术的发展趋势。 关键词: 有机固体废物; 干法厌氧发酵; 处理技术 中图分类号: X705 文献标识码: A 文章编号: 1673 - 4831 (2008) 02 - 0076 - 04 Sta te of Arts and Perspective of Dry Anaerob ic D igestion of Organ ic SolidWa ste1YE X iao2m ei1, 2 , CHANG Zhi2zhou1 ( 1. Institute of Agricultural Resource and Environmental Sciences, J iangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. College of Re2 source and Environmental Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095, China) Abstract: As the technology of dry anaerobic digestion of organic solid waste is an effective app roach to the disposing and recycling of or2 ganic solid waste as energy, it has become a hot spot of the