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農(nóng)業(yè)廢棄物干法厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究

文檔作者：曲靜霞姜洋何光設(shè) 潘亞潔文檔來源：遼寧省能源研究所"		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月16日
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農(nóng)業(yè)廢棄物干法厭氧發(fā)酵技術(shù)的研究
曲靜霞! 姜洋! 何光設(shè)! 潘亞潔
!遼寧省能源研究所" 遼寧營(yíng)口!!"####
摘要! 文章介紹了以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的干法厭氧發(fā)酵工藝的試驗(yàn)結(jié)果$ 當(dāng)發(fā)酵溫度為!$"%!% &amp;amp;"’( 含量
為)#*"原料滯留期為+# , 時(shí)"平均池容產(chǎn)氣率為) - . !-&amp;amp;,%"甲烷含量為+"*以上$
關(guān)鍵詞! 農(nóng)業(yè)廢棄物’ 干法厭氧發(fā)酵’ 試驗(yàn)研究
中圖分類號(hào)! ()!+/)0 ()!+/1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼( 2 文章編號(hào)! !+3!4")5)))##1%#)4##1#4#)
! 干法發(fā)酵工藝的意義和原理
干法發(fā)酵是指以固體有機(jī)廢棄物為原料!其
中總固體含量在)#*以上%" 進(jìn)行厭氧發(fā)酵的一
種工藝$ 其主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約用水"節(jié)省管理沼氣
池所需的工時(shí)"池容產(chǎn)氣率較高"可縮小池體積等$
干發(fā)酵物料中總固體含量較高"在發(fā)酵過程
中容易產(chǎn)生過量的有機(jī)酸" 引起發(fā)酵物料的酸
化"導(dǎo)致67 值下降"從而停止產(chǎn)生甲烷$ 發(fā)酵物
料的酸化是大量有機(jī)酸積累的結(jié)果"其實(shí)質(zhì)是發(fā)
酵性細(xì)菌將可溶性物質(zhì)!如可溶性糖類*肽*氨基
酸和脂肪酸等%分解轉(zhuǎn)化為乙酸*丙酸*丁酸等的
反應(yīng)" 與甲烷菌利用這些酸的反應(yīng)的平衡被破
壞" 即產(chǎn)生的酸量大于被利用的有機(jī)酸的量"因
而造成發(fā)酵物料的酸化$ 所以"干發(fā)酵工藝技術(shù)
的關(guān)鍵是67 值的控制" 即維持產(chǎn)酸和用酸的平
衡$ 經(jīng)過幾個(gè)月的試驗(yàn)證明"采取一定的工藝技
術(shù)"完全能夠做到這一點(diǎn)$
" 裝置
"!#瓶試
共) 套儀器設(shè)備$ 每套包括! 個(gè)!# -!其中
有效容積為8 -%玻璃瓶9作發(fā)酵瓶用’! 個(gè)" - 玻
璃瓶"作水封瓶用"配上橡膠塞*導(dǎo)氣管*氣體計(jì)量
用氣袋$ 用恒溫水浴控制發(fā)酵瓶溫度" 在中溫
!$"%!% &amp;amp;下進(jìn)行厭氧發(fā)酵$
")$罐試
發(fā)酵罐有效容積為+# -"上部有氣室’! 個(gè)!#
- 玻璃瓶9作水封瓶用$ 用濕式氣體流量計(jì)計(jì)量氣
體體積"發(fā)酵罐溫度用恒溫水浴控制在!$"%!% &amp;amp;$
# 材料
%!$發(fā)酵原料的種類&amp;amp;用量和成分
瓶式發(fā)酵原料為豬糞"其’( 含量為)#*’罐
式發(fā)酵原料為玉米秸稈和豬糞"’( 比為!:!"碳氮比
為)":!"’( 含量為)#*$ 原料成分見表!$
")$發(fā)酵原料的預(yù)處理
$%&amp;amp;%’()* +, -(. ’,’%(+/0) 1%(2%,3’30+,
/. ’4(0)5635(’6 (%15&amp;amp;%
收稿日期! )##$4!)4)1
作者簡(jiǎn)介! 曲靜霞!!5+#4%"女"副研究員"主要從事生物質(zhì)能技術(shù)的研究和開發(fā)工作$
表! 發(fā)酵原料的組成成分*
原料總固體揮發(fā)性固體纖維總碳總氮
玉米秸稈5#/$# 88/+1 ))/$! $5/$"
豬糞$"/## 31/)8 )!/"8 $)/#1 !/8"
;< =>?@4A>B" =C2DE FB?@9 7G EHB?@4IJK9 L2D FB4M>K
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可再生能源!""#$!!總第%%# 期"
瓶試原料!在溫度為!" #"相對(duì)濕度為$"%
左右的調(diào)溫調(diào)濕箱中堆漚&amp;amp; ’"然后裝瓶#
罐試原料! 先將玉米秸稈鍘成( )* 長(zhǎng)的
小段" 按比例加水和豬糞" 堆漚&amp;amp; ’" 然后裝
罐#
! 分析測(cè)試方法
$+%總固體$,-%&amp;amp;揮發(fā)性固體$.-%含量!采用
沼氣常規(guī)分析方法測(cè)定’
(/%總碳含量!采用 0/12/3&amp;amp;*)*外熱源法測(cè)
定’
((%總氮含量!采用凱式總氮法測(cè)定’
(4%纖維素含量!采用硝酸乙醇法測(cè)定’
(5%氣體成分和,.6!用上海分析儀器廠的
+"( 型色譜儀測(cè)定’
" 產(chǎn)氣率和原料利用率
經(jīng)過幾個(gè)月的試驗(yàn)表明"瓶試中豬糞的干發(fā)
酵產(chǎn)氣率最高達(dá)到/75 8 9 (8!’%" 平均產(chǎn)氣率為
/7" 8 9 (8+’%# 在罐試啟動(dòng)階段$ 產(chǎn)氣率較低$為
"75:"7$ 8 9 (8,’%;隨著菌種的逐漸富集;產(chǎn)氣率逐
漸提高;最高達(dá)到/7" 8 9 (8,’%’ 沼氣中甲烷的含
量在!5%以上’ 試驗(yàn)結(jié)果見表/’
% 發(fā)酵前后原料成分的轉(zhuǎn)化利用
為了了解干發(fā)酵原料的轉(zhuǎn)化和利用情況"我
們?cè)诎l(fā)酵前后對(duì)瓶試內(nèi)的原料成分進(jìn)行了分析
測(cè)試"其中,- 的減量為(4%"纖維素降解5"7$%
以上"總碳消耗(!7+%’ 瓶試原料發(fā)酵前后成分變
化情況見表(’
&amp;amp; 工藝的主要措施及其發(fā)酵參數(shù)
在試驗(yàn)研究中" 為使沼氣干發(fā)酵啟動(dòng)順利"
運(yùn)行正常" 防止有機(jī)酸的積累" 我們主要采用(
種措施!適當(dāng)?shù)脑项A(yù)處理-較大的接種劑用量和
運(yùn)行過程中對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行定時(shí)攪拌#試驗(yàn)表明"這
( 種措施是切實(shí)可行的# 在啟動(dòng)階段"甲烷菌比較
少"活性差"為了能使運(yùn)行中產(chǎn)生的大量有機(jī)酸轉(zhuǎn)
化為甲烷"而不造成酸的積累"必須有足量的甲烷
菌"所以用較大量的接種劑# 試驗(yàn)表明"接種劑用
量占總料重的/5%時(shí)"效果較好# 原料的預(yù)處理
主要是指在進(jìn)行厭氧發(fā)酵之前"要進(jìn)行好氧發(fā)酵"
時(shí)間為一周左右" 這樣有助于提高復(fù)雜有機(jī)物的
分解速度"有利于控制發(fā)酵原料的<= 值"能夠使
原料獲得一定的抗酸化能力" 進(jìn)而提高干發(fā)酵的
容積產(chǎn)氣率#對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行定時(shí)攪拌"可防止料液
結(jié)殼現(xiàn)象的發(fā)生"使甲烷菌充分接觸物料"充分利
用物料中的有機(jī)物"促進(jìn)甲烷菌的生長(zhǎng)繁殖"進(jìn)而
加速物料的分解" 提高產(chǎn)氣率" 降低物料的滯留
期"縮小發(fā)酵罐的容積"減少設(shè)備的投資及運(yùn)行費(fèi)用#
’ 結(jié)論
以牲畜糞便為原料的干法沼氣發(fā)酵工藝產(chǎn)氣
率比較高"可以相對(duì)縮小發(fā)酵裝置的容積"進(jìn)而節(jié)
省設(shè)備的投資及運(yùn)行費(fèi)用#
以牲畜糞便及秸稈為原料的干法沼氣發(fā)酵的
容積產(chǎn)氣率與純牲畜糞便原料相比"產(chǎn)氣率略低"
但就目前來講尚屬較高水平"其原因如下#
!原料配比比較合理"即碳氮比適中.
"原料預(yù)處理起到了關(guān)鍵的作用" 即將秸稈
粉碎與一定量的糞便混合"再加一定量的復(fù)合菌"
進(jìn)行好氧預(yù)發(fā)酵.
#發(fā)酵過程中定時(shí)攪拌.
$啟動(dòng)時(shí)加入大劑量的接種劑’
上述諸多因素是保證干法發(fā)酵能夠順利且迅
速啟動(dòng)"運(yùn)行正常且狀態(tài)優(yōu)良的重要條件’
參考文獻(xiàn)#
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>(? 徐曾符7沼氣發(fā)酵工藝學(xué)>\?7北京!農(nóng)業(yè)出版社"+]$+7
表7 干發(fā)酵的試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)容積原料滯平均發(fā)酵容積產(chǎn)氣,- 產(chǎn)氣甲烷含量
裝置8 留期’ 溫度# 率8 9 (8,’% 率8 9 ^O %
瓶試$ !" (5 / /!5 !$
罐試!" !" (5 +75 /5" !!
表8 瓶試原料成分的變化情況
成分發(fā)酵前原料內(nèi)發(fā)酵后殘?jiān)鼉?nèi)轉(zhuǎn)化利用占原料
各成分含量^O 各成分含量^O 情況^O %
,- +7!/" " +7"&amp;amp;" " "755" " (47"
.- +7/&amp;amp;" " "7&amp;amp;!" " "75+" " 4"7/
纖維素"7(5" " "7+&amp;amp;/ / "7+&amp;amp;&amp;amp; $ 5"7$
總碳"7!4/ " "74+" " "7/(/ " (!7+

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