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1、2023年沼气发酵 第一篇：沼气发酵 第一章 概论 1.1引言 沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中觉察的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧没有氧气条件下发酵，即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。沼气是一种混合气体，可以燃烧。沼气是有机物经微生物厌氧消化而产生的可燃性气体。 沼气是一种可持续利用的生态资源。利用沼气，可以节省大量的秸秆、干草等物料，有助于发酵出更多动物饲料和制作更多的纸张；沼气还可以用来做饭、照明、发电等，大大的节省了农夫家庭的开支，削减了生活负担；沼气剩下的沼渣和
2、沼液可以当作有机肥料，用于农作物和田地的施肥，增加农作物的抵抗力，削减农作物的病虫发生率，促进养分成分的汲取，改善土壤的板结，持续的保肥保水。 沼气工程技术，是一项以开发利用养殖场粪污为对象，以获得能源和治理环境污染为目的，实现农业生态良性循环的农村能源工程技术。它包括厌氧发酵主体及配套工程技术，主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量，到达或接近排放标准并按设计工艺要求获得能源沼气：沼气利用产品与设备技术，主要是利用沼气或干脆用于生活用能，或发电、或烧锅炉、或干脆用于生产供暖、或作为化工原料等：沼肥制成液肥和复合肥技术，则主要是通过固液分别，添加必要元素和成份，使沼肥制成液肥或复合肥，
3、供自身运用或销售。 1.2我国沼气工程发呈现状 随着城镇工业和农村集约化养殖业的进展, 生产过程中排出的各种有机废弃物的污染治理及其资源的综合利用, 已成为当今国际社会普遍关注的问题。在过去20 多年里, 我国利用厌氧消化技术处理工农业有机废弃物取得了较好的能源、环保和经济效益, 并逐步形成了沼气一能源环保工程规模。据报道, 全国现有大中型沼气工程60 0 多处, 总池容21 万多立方米, 年产沼气3 6 7 8万立方米, 年处工业废水和禽畜粪便实力达50 0 多万吨。我们自19 9 2年起先收集大中型沼气工程资料, 并对近百座工程进行了书面调查或实地考察。调查结果说明: “ 我国大中型沼气工
4、程技术日趋成熟, 工程的整体技术水平和资源利用率近些年提高幅度较大, 各类的沼气工程, 都已从过去单纯追求能源效益, 转入留意发挥沼气技术多功能优势, 为协作菜篮子工程和改善农业生态环境, 为进展农村经济服务, 广泛地开展了沼气及发酵剩余物在种植业和养殖业等生产方面的综合利用, “ 八五 期间建设的沼气工程与“ 六五、“ 七五 期间作比较其工程运行稳定率提高了20 % 一3 0 %, 工程投资回收年限缩短了10 %一20 %。 当前, 大中型沼气工程存在的主要问题是: 有的工程处理技术不完善, 设备匹配不尽合理, 工程运转故障较多;有的工程接受的厌氧消化工艺及装置与所处理的原料不相适应, 工程
5、处理实力低, 经济效益差;还有的工程由于原料缺乏, 造成设备利用率低。认真分 析总结大中型沼气工程现状, 提出巫待解决的主要技术和政策问题, 尽快完善综合系统的优化组合, 推出适合我国国情的沼气一环保、能源工程模式, 对沼气工程的稳步、长期地进展特别必要。 随着社会、经济的进展及人们生活水平的不断提高，人类对资源和能源的消耗也在不断地增加，这必将引发资源的短缺和环境的恶化。能源问题已经成为当今世界各国都面临的关系国家平安和经济、社会可持续进展的重大问题，并已演化成全球关注的焦点。伴随着全球环境问题的日益突出，世界各国政府和科学家都在寻求一种新的可再生清洁能源来替代石油、煤炭，以应对能源短缺问题
6、。我国作为一个经济快速进展的大国，又是一个人口大国，人均资源极其匮乏，面临着经济增长和环境爱惜的双重压力，因此探究新的可再生能源就显得尤为重要。生物质能作为仅次于煤炭、石油和自然气的能源在整个能源系统中占有重要的地位，是人类赖以生存的重要能源。目前，生物质能的利用主要有干脆燃烧、热化学转化和生物化学转化3 种途径。生物质的干脆燃烧是当前我国生物质能利用的主要方式。生物质的热化学转换是指在确定的温度等条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，来生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括生物质 乙醇转换和生物质 沼气转换等。乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维 素等原料经发酵来制
7、取乙醇。沼气转化则是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体(沼气)。从生物质能源转化中得到的沼气，具有清洁、高效、平安和可再生四大特征。因此，沼气工程作为一个有效处理有机废气物的环境工程，既是一个可供应洁净、便利燃气的能源工程，又是一个实现废物资源化、生物质多层次利用和促进农业环境良性循环的生态工程，对于实现我国农业的可持续进展具有重要的意义。1.3 我国沼气进展历程 迄今，我国的沼气进展历程主要阅历了4 个阶段: 初始进展阶段、技术成熟阶段、快速进展阶段和建管并重阶段。从上世纪20 年头末至80 年头初为沼气工程的初始进展阶段，此阶段的沼气工程是作为一种
8、能解决能源短缺的手段，但是由于技术不成熟，没有专业的施工队，多数沼气池质量问题突出，出现边建设边报废的状况。从上世纪80 年头到上世纪末，在各级政府的大力支持和科研人员的共同努力下，开展了大量有关沼气发酵理论及应用技术的探讨，完善了沼气的生产工艺。在此阶段，我国沼气技术获得了重大突破，通过引进国外先进技术与自主研发相合，大中型沼气工程工艺技术日益成熟。同时将沼气技术与农业生产密结合起来，经过多年的实践，形成了以南方“猪沼果、北方“四位一体和西北“五配套(在“猪沼果的基础上增加太阳能暖圈和暖棚)为代表的农村沼气进展模式，到2000 年底全国已有农村沼气池980 万个。进入21 世纪后，农村沼气建
9、设对促进农业结构调整、农业增效、农夫增收和生态建设所起的作用日益突出，产生了良好的综合效益，沼气建设踏入了快速进展的阶段。在此阶段国家对沼气建设 的投资力度也逐步加大，仅中心便投资61 2 亿元用于沼气建设和进展，支持户用沼气池建设1327 万个、各类沼气工程建设4258 处，到2023 年底，全国户用沼气累计到达2200 万户。为了加强沼气建设的规范管理，自2023年以来，农业部和国家进展改革委员会先后共同印发了全国农村沼气服务体系建设方案和关于进一步加强农村沼气建设管理的看法，提出了“强化前期工作、明确管理责任、加快建设进度、严格资金管理、加强质量监管等具体要求，以促进农村沼气的健康快速进
10、展。 1.4我国沼气工程进展中存在的主要问题 与发达国家相比，我国沼气工程的起步较晚，工艺设计及运行阅历等方面相对缺乏，现有的沼气工程运转状况不尽如人意，并慢慢出现了一些需要解决的问题。 1.4.1 整体技术水平低，配套设施不完善我国沼气工程整体技术水平偏低，大部分沼气工程接受常规性厌氧发酵技术，由于集约化畜禽养殖大中型沼气工程一次性投资较大，部分养殖场和养殖专业户为节省资源，用两个以上的水压式家用沼气池串联进行粪便处理。同时，配套设施不完善、牢靠性差以及运用寿命短是我国沼气工程建设中存在的普遍问题。 1.4.2 沼液、沼渣得不到综合利用完管各地政府正在大力开展“猪沼果(菜、粮)、“四位一体和
11、“五配套等循环经济模式，但仍有部分畜禽养殖场受到地理位置、交通条件或周边环境的限制，所产沼液、沼渣并未得到充分利用。 1.4.3 沼气工程用处单一目前，沼气工程多用于单一的粪污治理，尚未形成一条系统的产业链，沼气工程的诸多效益尚未完全表达，其潜能尚有待开发。 1.4.4 行业不规范，监管力度不够一是很多沼气工程设计施工未实现标准化，缺乏施工资格认证标准，无证设计和施工的现象普遍存在。二是对大中型沼气工程的监测制度还未有效建立，有一些沼气工程由于缺少监测，出现了停止运行或者运行效果差等问题。1.5 进展对策与措施 1.5.1 加大政策扶持力度加大中心及各地财政支持力度，推行沼气建设以奖代补制度，
12、主动协调农行、农村信誉社等金融机构为建设沼气工程用户供应适量贷款，到达农户、银行“双赢。激励沼气工程综合利用将沼气工程从单一的粪污治理应用到秸秆气化处理、城市生活垃圾气化处理;沼气应用从烧饭、点灯到发电上网、汽车燃料、提纯后与自然气管道入网等;沼液、沼渣由简洁的干脆利用向加工成精装复合有机肥转变;延长沼气工程的应用领域，深化沼气工程的产业链进展。 1.5.2 加强沼气科研创新和人才培育支持各大院校和科研单位建立农村能源重点试验室，培育相关科技人才;支持产学研结合组建沼气技术研发中心，对关键技术，包括低温发酵技术与工艺、干发酵技术等进行研攻关，以及对沼液、沼渣商品化加工处理机械认定、搅拌器的研制
13、、热电联产等进行系统优化探讨，开发出更加适用的设备配件产品。此外，各级沼气建设主管部门要进一步加大技术培训和指导的力度，对沼气生产工和技术人员要加强沼气建设规范和综合利用技术的培训与阅历沟通，互相借鉴学习。 1.5.3 强化管理，建立健全项目有效机制一是抓好项目申报，根据沼气进展规划，加强调研论证，科学编制项目文件，有支配、有重点地储备一批项目;二是明确监管责任，各级监管部门应依据各自职责，选派业务骨干对项目进行专职监管，深化项目实施第一线，督导检查责任落实、建设进度、资金运用和工程质量等状况，并关心项目实施单位解决实际问题和困难，对觉察的问题要刚好坚决整改;三是加强质量管理，各应根据项目特点
14、和本地实际，把好材料关和建设质量关，严格依据建设标准和规范施工。1.6 展望 影响沼气工程建设质量与进展的因素很多 , 装备牢靠性差、产气率低、冬季稳定运行差等问题, 规模化沼气工程在工艺技术、池型结构和关键设备方面与欧洲沼气工程发达国家差距较大, 这些都制约着我国沼气工程的进一步扩大和进展。针对目前存在的问题, 可以通过开展技术创新和技术集成, 对厌氧发酵的机理进行更深化的探讨和探究, 同时加强厌氧发酵下游产品的综合利用, 组织科技力气对厌氧发酵装置结构进行优化, 解决罐内物料加热保温顺混合均一化等问题, 研制成套设施与装备, 引进消化和自主创新并重, 实现沼气工程技术设备的国产化、产业化和
15、技术升级是很好的途径。我国沼气资源广泛, 潜力巨大, 促进沼气等可再生能源快速进展有助于实现能源长期战略替代, 也有助于加强环境爱惜。我国已经通过立法, 将可再生能源开发利用列为能源进展的优先领域 , 并制定了可再生能源中长期进展规划, 沼气工程面临着广袤的进展空间与机遇。通过提升我国沼气工程领域的自主创新实力和核心竞争力, 突破进展瓶颈, 加快进展培育生物燃气产业, 走出一条产业化进展之路, 将为进展清洁能源、改善民生与城乡统筹进展做出奉献。 其次篇：沼气干发酵技术 沼气干发酵技术 更新时间：2023-07-20 13:53 来源： 作者: 阅读：275 网友评论0条 沼气干发酵是指以秸秆、
16、畜禽粪便等有机废弃物为原料(干物质浓度在 20 %以上),利用厌氧菌将其分解为 CH4 ,CO2 ,H2S 等气体的发酵工艺。沼气干发酵由于其发酵原料的干物质浓度高而导致的进出料难、传热传质不均匀、酸中毒等问题 ,是沼气干发酵的技术难点 ,对此国内外都进行了深化的探讨。 我国从20世纪80年头起起先了户用沼气干发酵探讨 ,取得了确定的成果。叶森等从 1986 年起先探讨自动排料沼气干发酵装置和相应的半连续干发酵工艺 ,于1988年8月通过了由农业部能源环保局主持的技术鉴定。马云瑞等研制了分别储气恒压干发酵池 ,其产气量基本能够满意四口之家一日两餐(6月10月)炊事用能及照明用能(5 月l1月)
17、。康恒德独创了小型高效稳压式自动漫渗滤干发酵沼气池。北京合百意生态能源科技开发有限公司对沼气干发酵菌种进行了探讨 ,研制了预处理秸秆复合菌剂和低温高效甲烷菌 ,目前正在进行推广示范。我国在21世纪初起先了大型沼气干发酵探讨 ,目前还处于小试探讨阶段。甘如海对畜禽粪便厌氧干发酵处理搅拌反应器进行了探讨 ,设计试制出卧式螺带搅拌发酵罐 ,通过试验得出了操作参数对发酵产气过程的影响状况 ,确定了最优操作参数。晏水平对大中型集约化养殖场畜禽粪便高温厌氧干发酵处理工程中的罐体加热保温装置进行了探讨 ,其具体探讨内容是罐体加热保温装置的选型和操作参数设计 ,为大型沼气干发酵系统的工程化供应了确定的基础理论
18、。国外对沼气干发酵技术的探讨比我国早 ,整体技术水平较我国领先。从20世纪 40 年头起 ,德国、法国和阿尔及利亚就起先运用批量式沼气干发酵技术。20 世纪 80 年头 ,德国、荷兰、瑞士、布基纳法索、尼日尔等国家对沼气干发酵进行了深化的探讨。20世纪 90 年头 ,德国大量资助新型的间歇式干法沼气发酵技术的研发 ,在 90 年头末 ,该项工艺和装备通过了中试 ,并于 2023 年生产出产业扮装备 ,投入实际运行。目前 ,国外的沼气干发酵技术已经成熟 ,如车库型干发酵系统、气袋型干发酵系统、干湿联合型发酵系统、渗滤液储存桶型干发酵系统等大型沼气干发酵系统 ,已经投入生产性应用 ,可进行规模化的
19、沼气生产。 沼气干发酵工艺农村好用工程技术(农业工程) 1986年02期 沼供 ：正 干发酵是指发酵原料中的总固体干物质浓度在20以上的一种发酵工艺,是批量厌氧发酵的主要类型,也有人把干发酵叫做固体发酵或高浓度发酵。它的主要优点是:池容产气率较高(一般都在0.25米3/米3天以上),因此可以节省建池投资,一般五口人之家,有四至五立方米就足够了。另外,发酵池结构简洁,进出料和修理部比较便利、平安。节省用水,沼渣肥料质高量少,运输便利,节省运输劳力,因此特殊适合运用干粪作肥料的北方农村和干旱地区推广应用。干发酵的显著特点是发酵基质的总固体含量较高,它是在较高的挥发酸含置水平上发酵运转,工艺技术的核
20、心是防止有机酸的过量积累。因此,根据各地的阅历,应驾驭好以下几个工艺步骤: 沼气干发酵工艺 2023-05-20 13:37:19 蒲公英 来源：中国生物能源网 阅读次数：523 网友评论 5 条 沼气干发酵工艺 干发酵是指以有机废弃物为原料(干物质浓度在20%以上),利用水解产酸菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌将其分解为CH4、CO2、H2 S等气体的发酵工艺。由于固体浓度太高难以接受连续投料或半投料的.干发酵是指以有机废弃物为原料(干物质浓度在20%以上),利用水解产酸菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌将其分解为CH4、CO2、H2 S等气体的发酵工艺。由于固体浓度太高难以接受连续投料或半投料的投料
21、方式，绝大多数均接受批量投料。 许多探讨说明,干发酵由于其总固体含量较高,简洁在发酵初期产生大量的有机酸,造成酸中毒现象,最终导致启动失败。许多探讨都针对加大接种量或预处理等调控措施而绽开,而对造成不同底物快速酸化的主要缘由探讨很少。 比方像以秸秆为原料的干发酵方法同时也适合于粪草混合发酵要点的关键：添加足够的优质接种物；秸秆要切碎并且用石灰水预处理，并进行池内外堆沤；添加适量氮源，发酵浓度为20%30%。 一、配料和预处理 1.秸秆用量和预处理 风干秸秆TS=85%切成150毫米左右的小段，加石灰水泼湿，再将接种物总用量的1/3混入，进行池外堆沤，堆沤时间为23天。堆沤的目的是初步破环秸秆的
22、纤维木质结构，并增加秸秆容重，以提高单位池容的秸秆处理量。堆沤结束后加入其余接种物和氮肥，入池再堆沤24小时，用以增加启动的料温。 这时平均体积产气率可超过0.2米 /米天。假如增加粪便，则由于平均体积有机负荷率增加，可以提高平均体积产气率。2.接种物 对接种物的要求与其他发酵工艺相同，接种物的数量应为秸秆质量的1.5倍以上。它是保证干发酵正常进行的关键。池外堆沤时先用1/3的量，其余的入池时再加入。3.添加氮源 由于接受的是批量投料方法，平常没有含氮丰富的粪尿流入，而秸秆本身含氮量缺乏，因此必需再入池时补充氮源。但由于干发酵的水分含量较少，太多的氮易造成发酵抑制。所以加碳酸氢铵时用量为秸秆用
23、量的2%，加尿素时为秸秆用量的1%。4.用石灰水预处理 石灰的用量应为秸秆质量的5%，此项措施的目的在于破环秸秆的木质纤维结构，并中和发酵过程中产生的酸，以防止pH值下降。 二、浓度限制 用加水量来限制料液的浓度，石灰5千克加水100千克配成石灰水用于预处理；接种物TS%=10%按1：1加水稀释；氮肥每千克加水50千克溶解后运用。由于堆沤过程中水分会损失，按上述比例加水，一般可将浓度限制在20%30%。 三、发酵周期 为了充分利用沼气池和积造有机肥，南方地区在冬春季可以接受一个发酵周期，约150200天；夏秋季510月可实行两个发酵周期，每个周期约为90100天。各地区应当把发酵周期和农事用肥
24、亲热结合起来考虑。 四、贮气问题 干发酵池必需附有贮气设施，如塑料贮气袋、分别浮罩或水压式贮气池。不过接受每户一个干发酵池和一个水压式池最简便。 沼气成分检测的主要方法有奥氏气体分析方法、气相色谱GC分析方法、热催化元件检测方法和红外检测方法。 奥氏成分检测分析仪：接受氢氧化钠溶液汲取CO2，以焦性没食子酸碱性溶液汲取CO2，接受爆炸燃烧法后接受汲取法测量CH4，从而测出CH4、CO2、O2的含量。该方法结构简洁，但是需要采集代表性的气体，且不能现场分析，此外每年都需要购置大量的药剂，人员需要培训且分析测试劳动强度较大。 气相色谱GC分析方法：接受将采样的气体利用其物理吸附实力差异在色谱柱中分
25、别然后接受TCD传感器分析其CH4、CO2、O2，该方法测试简洁，但是色谱价格相对较贵，需要采样，不能现场分析。 热催化检测方法：将热催化黑白元件补偿元件和桥臂电阴构成惠斯顿电桥加一恒定电压，由于热催化元件的骨架是铂丝材料，电流流过时加热，使温度为500度左右，当遇到瓦斯气体时，瓦斯气体接触催化元件外表时会发生氯化反应，产生大量的热量，使催化元件温度上升，阻值增大，电桥输出不平衡电压，反映被测甲烷的浓度。该方法的优点是：价格低廉，适合煤矿测量甲烷是否超标，已经普遍运用在便携瓦斯分析仪以及固定式瓦斯传感器。缺点是:需要频繁标定，7天标定一次，只有一年运用寿命，精度差10%，寿命短，只能测量04%
26、以下的瓦斯。高浓度使得传感器中毒甚至报废，此外不能测量CO2。红外检测方法：接受CH4、CO2气体会汲取款3.4um，4.26um的中外红外波长的特点,通过红外汲取率的转变得到CH4、CO2含量，同时可以协作电化学传感器得到O2、H2S含量。目前是国外从事沼气测量的首选测量仪器，目前我国在开展的情节进展机制CDM项目都要求接受红外沼气分析仪检测沼气的成份，其优点是可以在线实时测量，不需要气袋采样，没有耗材消耗,测量精度高，不需要频繁标定，测量量程0100%，既可测量沼气池气体成分，也可测量沼气泄漏。 奥氏气体分析仪由于不能现场分析，且每年都需要购置大量的试剂除非政府每年都有试剂费用的财政支配，
27、分析测试困难，劳动强度大，因此不适合农村沼气分析工作；气相色谱是目前我国农业领域测量沼气CH4、CO2的举荐试验室方法，需要采样后试验室分析，但是其购置价格昂贵，操作特别困难，在沼气现场运用困难 沼渣成分分析 摘要： 以反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气剩余物沼渣为探讨对象,接受振动筛分分组、统计分析、图像处理和Fibertec 2023&M6纤维分析系统分析等方法,对沼渣的物理成分及沼渣纤维化学成分进行了测定分析.探讨结果说明,沼渣主要由质量分数为64%的纤维、35%的非矿物质和1%的矿物质组成;沼渣纤维巾纤维素、半纤维素、木质素、灰分及其它各成分的质量分数分别为44.8%、21.9%、15.6%
28、和17.7%.从而得出结论:反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气后的沼渣中纤维素含量较水稻、小麦和玉米等作物秸秆的高5%以上,半纤维素含量较水稻、小麦和玉米等农作物秸秆低5%.探讨结果为沼渣资源化、高值化利用技术探讨奠定了基础.世界最新干法固体沼气发酵技术简介 中国新能源网 | 2023-6-1 14:29:00 | 新能源论坛 | 我要供稿 特别举荐：2023中国新能源与可再生能源年鉴 传统的沼气发酵均接受湿法技术，由于湿法技术发酵耗能高、处理干物质的本钱高等一系列缺点，限制了其适应的范围和地域。 由于连续性干法沼气发酵工艺太困难、本钱过高，因此未能得到推广。 从90年头起，德国大量资助了新型的间歇
29、式干法沼气发酵技术的研发。90年头末，德国间歇式干法沼气工艺和装备通过了中试，2023年，生产出工业级装备并投入实际运行。 新型的间歇式干法沼气发酵技术比起传统的湿法技术有下述优点： 1自身耗能低，冬季仅耗用自身产生的能量10-15%。而湿法要耗用30%左右的能量，在北方寒冷地区冬季甚至会到达45%，因此大大限制了沼气技术在北方寒冷地区的推广。 2可以干脆处理农作物秸秆和城市垃圾等固体可发酵有机物，大大节省了预处理本钱。 3由于没有搅拌器和管道，发酵不受干扰物质如塑料、木块、沙石等的影响，因此不需花费人力和设备将其在发酵前检出。 4在发酵罐/室中没有搅拌器等运动部件，因此系统的牢靠性很高。 5
30、沼气质量高含硫量远远低于湿法沼气，只有50-300ppm，可以不经洗气干脆供沼气发动机运用，发酵物出气率高。 6发酵室为地面车库型不透气混凝土结构，底部管道暖气供热，因此土建费用很低。 7发酵室为模块化结构，易扩展。 8建设和运营本钱随规模增长很慢，占地省，适于建设年处理可发酵垃圾一万吨以上、年产沼气100万立方米以上的大型沼气工程。 9进料出料可运用通用的装载机等工程机械，设备效率高，通用性强。 10因为发酵剩余物无湿法发酵的沼液，所以不用脱水处理，发酵剩余物经简洁的过筛和短时间的堆肥即可用作园林肥料或农作物肥料，因此存储和后处理费用低，价值高。 11耗水量比起湿法大大降低，几乎没有污水排放
31、，大大节省了水费和污水处理费。 12由于上述的缘由，因此新型的间歇式干法沼气发酵工艺的初期投资、运营本钱和环境本钱都远远低于湿法技术。 间歇式干法沼气发酵技术与湿法沼气技术相比，有两个关键的技术问题需要解决： 1发酵初期与发酵结束时发酵室沼气浓度与空气浓度到达临界点15:85时的防爆平安，需要高度平安牢靠的自动限制系统。 2发酵菌在发酵物中的繁殖速度保障。 因此，间歇式干法沼气发酵技术是一项新技术含量很高的技术。 德国巴伐利亚州是目前德国沼气技术应用最发达的地区。巴伐利亚州的别费慕公司在德国中试研发的基础上，研发出了商业好用的技术，很好地解决了上述两个问题，并在全世界登记了专利，成为德国第一个
32、通过德国技术监督协会TV的干法沼气发酵成套设备技术平安认证和建立并运营德国第一套商用级间歇式干法沼气站的公司。 接受别费慕公司的技术，可在国内配套很多材料和部件，进口技术只占沼气站设备和建设投资的很少一部分，同时别费慕公司是一家高技术公司，因此特殊支持间歇式干法沼气发酵技术尽可能多的部分国产化。 中国的可发酵废弃物主要由以下但部分组成： 1.中国每年的农作物秸秆产量有6-7亿吨，以前主要作为家庭的生活燃料运用，还有少部分用作牲畜饲料和造纸。随着农村生活水平的提高，农村家庭的生活燃料也逐步向自然气、液化石油气和煤炭转移，造纸业因接受秸秆环境污染问题严峻而转向接受木材纸浆，因此剩余农作物秸秆的数量
33、越来越大，据估计每年已到达4亿吨左右，除了堆肥发酵还田或干脆还田一部非常，大部分被燃烧。一些地方的农作物秸秆燃烧问题已经特殊严峻，不仅污染环境，甚至影响到飞机的着陆，高速公路的车辆行驶。 2.中国的养殖业每年还产生十多亿吨的畜禽粪便。由于中国已经由过去的农户分散养殖过渡成为集中养殖并集中在大城市旁边，因此畜禽粪便的处理已成为养殖场沉重的环境负担问题，搞不好还会造成污染地下水源的严峻后果。 3.中国城镇厨余、食品加工下脚料和蔬菜运售剩余等可发酵垃圾的数量逐年增长，在北京、上海、天津、深圳这样的大城市，每年的可发酵垃圾量已达几十万吨，不仅没有用作肥料，反而占用了宝贵的垃圾填埋场，有些地方还造成了严
34、峻的垃圾填埋场爆炸隐患，并产生了严峻的污水问题。 根据2023年北京奥运会中国政府的承诺，中国激励大力进展作为可再生能源的先进大型沼气生产技术。可以预见，大力推广应用间歇式干法沼气发酵技术，将可普遍在中小城镇和农村推广运用沼气作为煤的替代能源，提高农村的生活质量，增加农夫和乡镇企业的收入，并大大削减秸秆燃烧带来的大气烟尘污染，同时作为可再生能源可大量削减大气的二氧化碳排放量 沼气干发酵技术探讨进展 李强、曲浩丽等 来源：中国沼气 阅读：18 发布时间：2023-08-09 17:26:11 摘要：开发和利用沼气干发酵技术处理农业废弃物、禽畜粪便和城市垃圾，对于解决能源短缺、生态环境恶化和削减C
35、O2排放具有深远的意义。本文对国内外沼气干发酵的探讨现状、工艺条件及技术装备等方面进行了综述。引言 在能源短缺、全球变暖、生态环境恶化的大背景下，节能减排、高效利用资源和进展新能源成为全世界的当务之急。据统计，我国已成为世界上固体有机废弃物产出量最大的国家，其中农作物秸秆年产量达7亿多吨，可供青贮和茎叶等鲜料约10亿吨，锯末、刨花等林业废弃物1.6万吨，畜禽粪便排放量134亿吨，城市垃圾7万吨以上。随着工农业生产的快速进展和人口的增加，有机固体废弃物的处置不当，不仅造成了资源的奢侈，同时也污染了自然环境。 农作物秸秆、畜禽粪便和城市生活垃圾隐藏着可以被利用的巨大能量。在众多固体有机废弃物资源化
36、利用的技术中，沼气干发酵技术是国内外探讨的热点和重点进展方向之一，本文将对国内外沼气干发酵的探讨和应用技术做一综综述。沼气干发酵探讨概况 我国干法发酵技术应用源远流长，自古以来我国就接受干法发酵工艺酿酒、生产堆肥。国内对沼气干发酵技术的探讨起步于上世纪80年头，在1988年缪则学等人就将沼气干发酵技术应用于畜禽粪便的发酵，探讨了相宜于吉林省农村温和季节应用的干发酵工艺。边文骅等设计了横蓖板水压式干发酵沼气池并将其应用。叶森等人从1986年起先探讨自动排料沼气干发酵装置和相应的半连续发酵工艺，并于1988年通过了相关部门的技术鉴定。李秀金等人提出了接受NaOH处理改善玉米秸秆的可生物消化性能。随
37、着沼气干法发酵技术探讨的成熟,规模化的沼气干法发酵工程应用技术的研发已成为进展的主流,韩捷等人近年来研发了一种MCT沼气干发酵技术及装备。 国外对沼气干法发酵的探讨主要集中于城市垃圾的处理，德国、法国、丹麦等国家技术发达国家早在20世纪80年头就对沼气干发酵进行探讨。德国于2023年通过厌氧干发酵工程的中试。而巴伐利亚州的别费慕公司在德国中试研发的基础上,研发出了商业好用的技术,通过了德国技术监督协会TUV的干式沼气发酵成套设备技术平安认证,成为了德国第一个商用级间歇式干式沼气站的公司。2023年10月美国加州高校DAVIS分校研制的储罐型干法沼气发酵装置点火胜利。沼气干发酵技术的探讨 沼气干
38、发酵又称固体厌氧发酵,它是以秸秆、生活垃圾、和畜禽粪便等固体有机废弃物为原料,利用厌氧微生物发酵产生沼气,反应体系中的TS含量到达20%40%。沼气干发酵中接受的菌种和工艺条件的限制会干脆影响干发酵的。 3.1 沼气干发酵的微生物菌群 与常规沼气发酵的机制相同,厌氧干发酵的过程同样包括水解阶段、酸化阶段、产甲烷反应阶段。这几个阶段由发酵性细菌、产氢产乙酸菌、产甲烷古菌三个功能菌群的微生物共同完成。水解阶段中多糖、蛋白质及脂类、纤维素等在某些细菌的作用下转化为乙酸、丙酸、丁酸等长链脂肪酸和醇类及确定量的氢、二氧化碳。这个过程中,细菌大多数为严格厌氧菌,如梭状芽胞杆菌,双歧杆菌。此外,也包括链球菌
39、和肠杆菌科一些兼性厌氧菌。 酸化阶段主要是产氢产乙酸菌将较高的挥发性脂肪酸转化为乙酸、氢及二氧化碳。典型的菌是Acetobacteriumwoodii和Clostridiumaceticum。在发酵过程中,氢分压的凹凸对有机物的降解有确定的调整作用,产氢微生物只有在耗氢微生物共存的条件下才能生长。 在沼气发酵的最终阶段产甲烷阶段是由生理上高度专化的古菌-产甲烷菌来完成,它们主要是利用氢产甲烷菌和利用乙酸产甲烷菌两大类群。如Methanosarcinabarkeri,Metanonococcusmazei,Methanotrixsoehngenii。 厌氧干发酵常用的菌种有沼渣、下水道污泥等。接
40、种物一般不低于发酵料重量的30%,且要有良好的活性。接种合适的菌种是干发酵的一关键步骤。我国80年头就起先了对沼气干发酵菌种的探讨,罗德明等人探讨了菌种对不同干物质产气的影响。闫志英以秸秆为沼气发酵原料,觉察秸秆经复合菌剂预处理后,产气量比未加复合菌剂预处理的比照组提高。 近几年来随着分子生物学的进展,DGGE技术应用于干发酵菌群的分析,RowenaT接受PCR-DGGE技术,运用不同的引物对干发酵过程中的金黄色葡萄球菌及乳酸菌进行检测。T-RFLP,LH-PCR,SSCP技术也广泛应用于微生物干发酵的探讨,利用这些技术对沼气干发酵的菌群的多样性进行探讨、检测产甲烷菌群的转变,筛选出新的高效干
41、发酵菌种,从而更好的优化了工艺条件、增加产气量。通过克隆文库方法可以确定微生物的种群和多样性,同时可以觉察更多的未培育的适合干发酵的产甲烷微生物。 在沼气干发酵过程中纤维素、半纤维素难于被一般微生物分解,这是干发酵的难点。Romano等指出在沼气发酵过程中,纤维素和半纤维素的降解是厌氧消化的限速步骤,提高水解速率是厌氧消化过程中提高生物量转率的关键。找寻纤维素降解的高效菌株是增加沼气干发酵产气量的有效途径。他们通过试验比较了添加不同酶预处理后秸杆的产气状况,并通过16SrDNA测序分析了占优势地位的厌氧菌群。 3.2 沼气干发酵的影响因素 现有的探讨结果说明:在沼气干发酵过程中温度是调控发酵菌
42、群、强化产气的重要手段。在常温发酵条件下,发酵料液温度随季节的转变受气温、地温的干脆影响,波动较大,导致微生物生长和沼气产量均不稳定;中温发酵的温度限制在3038之间,在该温度条件下微生物的形成稳定的优势种群,其生长代谢稳定,沼气产量较高；高温发酵的温度在5055之间,此时微生物对原料分解快、利用率高，并可杀灭致病微生物。 艾同等人通过正交试验,探讨了厌氧干发酵处理畜禽粪便过程中发酵温度,得到了厌氧干发酵处理的优化工艺条件:发酵温度为55,C/N为12.5。FatmaA在37,55及65条件下对鸡粪进行批量式干发酵试验,55及65进行的发酵样品未检测到甲烷,而在中温37的状况下对鸡粪进行干发酵
43、,培育254天,取得了较好的产气效果(31mL gVS-1)。BujoczekG则认为:以鸡粪为原料,固含量超过21.7%的状况下35行发酵,产生效果不太好。 相宜的pH值环境对沼气的沼气干发酵效果有着至关重要的作用。沼气干发酵的最适pH值为687.4,6.4以下或7.6以上都对产气有抑制作用,pH值在5.5以下,产甲烷菌的活动则完全受到抑制。限制发酵体系的pH值(7.07.2),使产甲烷菌处于最正确的生存状态,是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。 与常规的沼气发酵相像,适当的添加微量元素能够促进微生物的生长和代谢。微量元素镍、钴能够显著影响稻草干发酵的日产气量,适当的添加镍、钴有利于甲烷菌的生长
44、,但过高的添加量反而会抑制甲烷菌的生长。马诗淳从微生物代谢调控的角度动身,探讨纤维素厌氧分解菌和筛选促进纤维素降解产甲烷的刺激因子,觉察不同刺激因子对微生物群落结构的组成和丰度影响显著,同一刺激因子不同培育时间的微生物群落结构转变明显。另外适量的添加水解酶能够增加沼气的产量。3.3 沼气干发酵的原料 3.3.1 农作物秸杆 随着我国农业经济进展及建设社会主义新农村的步伐,农作物秸秆作为一种可利用的再生能源,越来越受到人们的重视。在厌氧干发酵中,一般可接受水稻、玉米、小麦、花生等农作物秸秆为发酵原料。农作物秸杆在干发酵的过程中降解比较困难,原料的产气率较低。国内一些学者通过秸杆的预处理及发酵工艺
45、的限制来提高产气率。张望等人以稻秸为原料,在中温生物反应器内进行厌氧干发酵,探讨了稻秸发酵过程中的生物气产量、pH值、渗滤液COD及甲烷含量的转变。焦静等人以不同比例配制原料,进行厌氧发酵试验,探讨了草粪比对甘蔗叶干法厌氧发酵产气效果的影响。 3.3.2 城市有机垃圾和市政污泥 城市生活垃圾有多种处理技术,厌氧干发酵技术是其中一种经济、合理的处理方法。国外在上世纪90年头就将厌氧干发酵技术用于城市垃圾的处理,运用瑞士的Kompogas工艺,日本、瑞士等国已经建立约18个高温干式厌氧垃圾处理工厂。国内早在1995年刘晓风就接受厌氧消化污泥作接种物对城市有机垃圾进行了处理。后来冷成保等人提出了生活
46、垃圾的暗河式干发酵处理探讨及其工艺设想,这种处理方法具有垃圾处理量大、垃圾可以得到刚好即地处理、占用土地少等优点。城市污水处理厂每天要产生大量的市政污泥,其处理技术始终未能很好地解决。谢震震以脱水污泥作为底物,模拟污水厂脱水污泥在填埋场中的生物降解过程,进行了脱水污泥干发酵的试验探讨,为污泥的填埋稳定化供应了理论指导。沼气干发酵装置的相关探讨 德国于90年头起,起先进行间歇式干法沼气发酵技术及工业级装备的研发。目前欧洲的干法沼气发酵技术主要有:车库型、气袋型、渗出液存储桶型、干湿联合型和立式罐型等。 我国在21世纪初起先了大型干法厌氧发酵反应器探讨,目前还处于小试探讨阶段。甘如海等自行设计了卧
47、式螺带式搅拌发酵罐来进行厌氧干发酵。韩杰等研制出新型沼气干法发酵反应器-覆膜槽生物(MCT)反应器,并以MCT反应器为核心,改良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与成套装备。 干发酵底物固体含量较高,发酵原料存在的浓度梯度,传热、传质困难。 接种物与底物混合有确定难度。在沼气工程中设置混合搅拌装置,可以提高反应的传质效率,加快产沼气过程的进行,法国JGuendouz在中 温条件下对完全混合反应器进行了探讨。5 沼气干发酵技术的应用 厌氧干发酵的优点在于系统稳定、处理量大、占地小、节水等。国外目前干发酵厌氧工艺一般接受干式单级发酵系统。其中Dranco工艺-比利时Brecht处理厂、Biocel工艺-荷兰Ielystad处理厂、瑞士Kompogas工艺、法国Valorga工艺在国外已经广泛应用于有机物的处理。四种工艺特点如表1所示。欧洲如今至少有4座Dranco工艺大型垃圾处理厂,