摘要: 該文將經(jīng)過預(yù)處理后的稻秸, 進(jìn)行厭氧干式發(fā)酵, 研究了稻秸發(fā)酵過程中的生物氣產(chǎn)量、pH 值、乙酸及甲烷含量的變化。結(jié)果表明, 稻秸經(jīng)過調(diào)節(jié)C/N 和白腐菌預(yù)處理后, C/N 從37.18 降低到28.01, 前45d 的累積產(chǎn)氣量約占總產(chǎn)氣量的80.4%; 發(fā)酵原料總固體產(chǎn)氣率為0.457m3/kg, 與常規(guī)濕式厭氧發(fā)酵相比, 不僅提高了池容效率, 而且縮短了發(fā)酵周期,同時(shí)提高了單位原料產(chǎn)氣率。發(fā)酵液的pH值穩(wěn)定在 6.8～ 7.5; 當(dāng)發(fā)酵前期甲烷含量長期處在較低水平時(shí), 可以通過再接種的方法提高甲烷含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明厭氧干發(fā)酵產(chǎn)沼氣是一種技術(shù)上可行的農(nóng)業(yè)廢棄物資源化方式, 該實(shí)驗(yàn)結(jié)果為稻秸的大規(guī)模生物氣化提供重要的工藝設(shè)計(jì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞: 稻秸, 干式厭氧發(fā)酵, 沼氣

中國是農(nóng)業(yè)大國, 農(nóng)作物秸稈資源擁有量居世界首位, 年產(chǎn)稻秸達(dá)6.4 億t。大量秸稈露天焚燒不但造成極大的資源浪費(fèi), 而且?guī)韲?yán)重的大氣污染。而作為農(nóng)用燃料, 燃燒效率極低, 使用的熱效率僅為 10%～30% , 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%。因此, 研究適用的方法處理利用秸稈, 實(shí)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(jī)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(jìn)行了深入的厭氧消化實(shí)驗(yàn)研究;Angelidaki,Braber 對(duì)城市固體廢棄物以及Sven sson 對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的厭氧消化從經(jīng)濟(jì)可行性以及發(fā)展趨勢層面上作了詳細(xì)的闡述。

自從 1980 年, 康奈爾(Cornell)大學(xué)根據(jù)美國能源部的要求首先進(jìn)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(jī)沉積物的厭氧發(fā)酵。干發(fā)酵法, 即高固體厭氧消化, 它是指以固體有機(jī)廢物為原料, 在無流動(dòng)水的條件下進(jìn)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。干發(fā)酵不僅提高了池容產(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(diǎn)引起了國內(nèi)外研究者對(duì)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(shí)驗(yàn)研究表明, 在總固體濃度為20%時(shí)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(jìn)行, 因此在本實(shí)驗(yàn)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(jìn)行厭氧發(fā)酵放大實(shí)驗(yàn), 以對(duì)該技術(shù)在農(nóng)村的應(yīng)用提供依據(jù)。在實(shí)驗(yàn)中, 稻秸經(jīng)過調(diào)節(jié)C/N 和白腐菌預(yù)處理后, 采用循環(huán)發(fā)酵液的干式厭氧發(fā)酵技術(shù), 研究了稻秸在環(huán)境溫度下的生物氣產(chǎn)量、pH 值、乙酸及氣體組分含量的變化情況, 并考察了稻秸利用率。

1 　材料與方法

1.1　厭氧消化實(shí)驗(yàn)裝置

1.2　材料

1.3　方法

2　結(jié)果與分析

2.1　稻秸的預(yù)處理

2.2　稻秸的厭氧消化

3 結(jié)論與討論

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