麦秸与牛粪混合堆沤预处理厌氧干发酵产沼气中试试验.pdf

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1、第31卷第22期2562015年11月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVr01．31No．22NOV．20l5麦秸与牛粪混合堆沤预处理厌氧干发酵产沼气中试试验吴爱兵，曹杰，朱德文※，曲浩丽，王鹏军，李瑞容，马标(农业部南京农业机械化研究所，南京210014)摘要：为阐释堆沤预处理对厌氧干发酵的影响，该文以小麦秸秆和牛粪为发酵原料，采用新型柔性顶膜车库式干发酵装置，在环境温度为26～35"C及发酵底物总固体质量分数

2、为20％的条件下，研究麦秸与牛粪混合堆沤预处理后厌氧干发酵产气特性，分析了堆沤预处理以及厌氧发酵前后麦秸组分的变化。结果表明：堆沤预处理可以明显缩短厌氧干发酵的启动时间，提前工程运行中甲烷体积分数达到30％的产气收集要求时间，加快干发酵进程，进而间接加大了干发酵装置的处理能力，同时能使产气中甲烷体积分数提高10％以上，有效提升沼气品质。堆沤过程中虽有部分半纤维素被降解，损失了部分碳源，但堆沤后麦秸中纤维素的降解率提高了7％以上，累计产气量略有减少，但影响不大。关键词：发酵；沼气；秸秆；堆沤；预处理doi

3、：10．11975a．issn．1002—6819．2015．22。035中图分类号：X712；X713文献标志码：A文章编号：1002-6819(2015)-22～0256—05吴爱兵，曹杰，朱德文，曲浩丽，王鹏军，李瑞容，马标．麦秸与牛粪混合堆沤预处理厌氧干发酵产沼气中试试验[J]．农业工程学报，2015，31(22)：256--260．doi：10．119758．issn．1002—6819．2015．22．035http：／／www．tcsae．orgWuAibing，CaoJie，ZhuDew

4、en，QuHaoli，WangPengiun，LiRuirong，MaBiao．PilotexperimentonbiogasproductionofdryfermentationofwheatstrawandCOWdungwithcompostingpre—treatment[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(22)：256—260。(inChinesew

5、ithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2015．22．035http：／／www．tcsae．orgO引言将农作物秸秆厌氧发酵产沼气，不但可以缓解秸秆处理问题，发酵产生的沼气还可以作为农民生活燃料，缓解农村能源供需矛盾，发酵后的沼渣沼液还田培肥土壤，实现废弃物处理一农民生活一农业生产的有机结合，是循环农业的关键支撑技术之一。根据发酵底物状态的不同，可以将生物质厌氧发酵技术分为厌氧湿发酵技术和厌氧干发酵技术。厌氧干发酵又称为固体厌氧发酵，反应体系

6、中的TS质量分数可以达到20％～30％[1。2J。不同于厌氧湿发酵，干发酵具有其特有的优势：①适应能力强，可以适应各种来源的固体有机废弃物；②运行费用低，并提高了容积处理能力；③节约水资源，需水量低甚至不需水；④几乎无沼液产生，沼渣含水量低，后续处理费用低；⑤运行稳定，无湿法工艺中的浮渣、沉淀等问题；⑥减少了臭气排放，二次污染小等[31，正逐渐成为世界各国处理有机固体废弃物的重要选择卜51。目前，欧洲每年用于处理城市垃圾的厌氧干发酵装收稿日期：2015-05．14修订日期：2015—10—21基金项目：

7、农业部公益性行业科研专项项目(201403019)：江苏省科技支撑计划项目(BE2012775)作者简介：吴爱兵，男，湖北浠水人，工程师，主要从事生物质能转化利用装备技术研究。南京农业部南京农业机械化研究所，210014。Email；hello_caojie@sina，tom．※通信作者：朱德文，男，安徽滁州人，研究员，博士，主要从事生物质能转化利用装备技术研究。南京农业部南京农业机械化研究所，210014。Email：zdwww7009@sina．tom置的总处理能力己达57×106t，超过湿法发酵工

8、艺处理能力48×106t。2001年至2005年期间新建沼气发酵工程中，干发酵处理能里占总规模的41％，而2006年至2010年新建项目中，干发酵工艺则占据了总规模的71％。国内从20世纪80年代对干发酵工艺进行了大量的研究[6。9J，取得了较多的成果，但其推广应用上仍存在众多问题。其中之一是由于秸秆类物料含有大量不易被厌氧微生物水解的木质纤维素而使厌氧干发酵存在启动缓慢、发酵不完全、秸秆生物转化率低等问题。高白茹等it0]的研究发现堆沤预