粪草比对干式厌氧发酵产沼气效果的影响

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1、第25卷第4期农业工程学报Vol.25No.41962009年4月TransactionsoftheCSAEApr.2009粪草比对干式厌氧发酵产沼气效果的影响1,21※31,2刘战广，朱洪光，王彪，张亚雷（1．同济大学生物质能源研究中心，上海200092；2．同济大学环境科学与工程学院，上海200092；3．上海林海生态技术有限公司，上海200092）摘要:弄清粪草比对干式厌氧发酵产气效果的影响，对改进干式厌氧工程具有重要意义。该文按A、B、C、D设计了4组试验：A组为单独猪粪，B组为单独稻草，C组为猪粪与稻草质量比2︰1，D组为猪粪与稻草质量

2、比1︰2。试验进行了62d，反应温度设定为（35±1）℃，各组反应的TS（总固体）浓度均为30%。结果显示，产气曲线出现拐点的时间A组在第48d，B组在第40d，C组在第26d，D组在第25d。C、D两组总产气量分别为15715mL和13186mL。而根据A、B两组单独原料产气量推算，C、D两组的产气潜力分别为15168mL和13838mL。实际测量值与计算值没有显著差别。调节粪草比可以从原料转化速率方面促进发酵效率，并不能提高原料的产气潜力。因此，粪草比改善的优势可能是改良原料结构和调节原料营养，而不是改善发酵原料的转化潜力。关键词：沼气，农业

3、废弃物，猪粪，干式厌氧发酵，粪草比，发酵效率，产气潜力中图分类号：S216.4文献标识码：A文章编号：1002-6819(2009)-4-0196-05刘战广，朱洪光，王彪，等.粪草比对干式厌氧发酵产沼气效果的影响[J].农业工程学报，2009，25(4)：196－200.LiuZhanguang,ZhuHongguang,WangBiao,etal.Effectofratiosofmanuretocropondryanaerobicdigestionforbiogasproduction[J].TransactionsoftheCSAE,200

4、9,25(4)：296－200.(inChinesewithEnglishabstract)[10]去除率达到67.53%，甲烷产量比TS为30%时提高26.76%。0引言相对于城市固体有机废弃物，农业固体废弃物数量[1,2]中国拥有丰富的生物质能资源，主要包括农作物也非常可观。2005年统计数据显示，中国农作物秸秆年[3]秸秆、禽畜粪便、生活垃圾等。秸秆干式厌氧发酵产沼产生量达7.2亿t，畜禽粪便年产生量达20.1亿t（湿[4,5][11]气技术是未来能源农业的发展方向之一。干式厌氧发重）。利用干式厌氧发酵技术将农业固体废弃物转化酵通常是指发

5、酵液总固体浓度超过20%时的沼气发酵方为沼气，进而用于燃烧供热或发电，对于获取新型能源[12,13]式。与湿式厌氧发酵相比，干式厌氧发酵技术操作处理和控制农村面源污染都有积极意义。Weiland提出混简单、成本低、池容效率高，在获得沼气同时不会带来合厌氧发酵以及优化混合原料组合将是厌氧消化技术的[14]二次污染排放和处理问题，是一种很有前景的技术途重要发展方向。Mshandete等将剑麻果浆和鱼类加工废[6,7]径。目前，干式厌氧发酵技术的研究主要集中于对城弃物进行混合发酵，发现两者以质量比为2︰1混合发酵市有机固体废弃物的处理，并取得了一定成果

6、。Hartmann时的单位原料甲烷产量可比两种原料单独发酵时高[15]等报道了温度对干发酵处理效果的影响，认为在不同的59%～94%。Lehtomäki等采用牛粪与不同作物秸秆混有机负荷条件下，高温（55℃）干发酵均有较高的产气合发酵，当混入30%的作物秸秆时单位容积甲烷产量相[8][16]效率。Forster-Carneiro等在总固体浓度为30%、温度为比牛粪单独发酵时可提高16%～65%。以上有关粪草55℃的条件下，对不同接种物干式厌氧发酵的产气效果比对干式厌氧发酵处理农业固体废弃物的影响，通常认进行了对比，发现采用消化污泥接种时的效果最好

7、，经为调节粪草比可提高产气潜力，改善发酵效率。但是，过60d的处理过程，化学需氧量（COD）去除率和挥发控制粪草比在工程实践中往往很难以实现。弄清粪草比性固体（VS）去除率分别达到44.0%和43.0%，稳定后甲对干式厌氧发酵的影响，进而实现干式厌氧发酵条件的[9]烷产率可达0.53L/g。Fernández等研究了总固体（TS）科学控制，对促进干式厌氧工程实践具有重要意义。浓度对中温干发酵处理城市有机固体废物的影响，发现本文选取猪粪和稻草两种常见的农业废弃物为原TS为20%时，14d就可完成启动，总溶解性有机碳（DOC）料，研究了稻草、猪粪及两

8、种原料在不同质量比条件下混合物的产沼气特性，以期探索粪草比对干式厌氧发酵收稿日期：2008-07-28修订日期：2009-02-28的影