秸秆厌氧发酵沼气工程中,将发酵后沼液回流至反应器中循环使用,不仅可以减少稀释用水量,而且高效便捷地处置利用了沼液,是最具前景的沼液减量技术之一。但在秸秆沼气工程上实际应用时,沼液长期回流往往会导致发酵稳定性变差,产气率下降,严重者会导致系统崩溃。所以实践中多采用降低沼液回流比的折中方法以保证沼气工程的稳定运行,但此方法仍需要补充稀释用水,无法从根本上减少沼液排放,解决沼液处置利用的难题。基于此,本文着重关注沼液全量连续回流技术的提升和工艺的优化,从沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵的影响入手,剖析回流过程中产气受抑制的作用机制,并探索相应的解决措施。旨在为改善沼液全量连续回流效果,减少沼液排放提供科学依据。本文采用室内完全混合搅拌反应器(continuous stirred tank reactor,CSTR)半连续运行与批次发酵方法,以稻秸为材料,研究了沼液长期回流对产气影响,并初步分析了可能影响产气的因素,探讨了减缓沼液全量连续回流抑制产气的技术措施,其主要结果如下:(1)沼液全量连续回流对稻秸厌氧发酵特性的影响。结果表明:沼液全量连续回流条件下,产气受到明显抑制,抑制阶段(第81～105 d)的原料产气率及容积产气率分别仅为 186 mL·g-1TS、226 mL·g-及 0.56L·L-1·d-1,较稳定阶段(第 41～60d)下降 24%;NH4+-N 浓度从 640 mg·-1 降到 185 mg·L-1,下降 71%:沼液 VS 含量从 0.36%增加到2.00%,增加4.55倍;主要阳离子K+、Ca2+、Mg2+总浓度增加342%,达到4.13 g·L-1,其中 83.25%为 K+。(2)沼液全量连续回流抑制稻秸厌氧发酵产沼气的作用机制。结果表明:氮含量不足会抑制稻秸厌氧发酵产沼气,补充氮源可使TS产气率、VS产气率和容积产气率分别恢复到第一部分试验稳定阶段产气量的93%、87%和92%;连续补充氮源会导致氮含量超过最优范围,NH4+-N浓度最优范围在200mg·L-1～00mg·L-1之间;盐分积累会抑制稻秸厌氧发酵产沼气,当阳离子(K+、Mg2+和Ca2+)总浓度达到6 g·L-1时,会对产气造成明显抑制,而在4 9·L-1以下时,对产气没有明显影响。(3)沼液全量连续回流抑制稻秸产沼气缓解技术的研究。研究了猪粪混合发酵与钾离子去除对沼液全量连续回流抑制作用缓解效果。结果表明:秸秆+猪粪混合发酵可以缓解盐类抑制作用,批式发酵试验中,阳离子浓度6 g·L-1条件下,混合发酵的TS产气率和TS产甲烷率要比纯秸秆发酵分别高了 31.90%和48.28%;而在连续发酵试验中,处理组TS产气率、VS产气率和容积产气率要比对照组分别提高了 34.1～39.5%、46.4～51.6%、34.6～39.5%;秸秆+猪粪混合发酵有助于溶解态盐类转化成沉积态盐类,有利于原料中的K+形成无机盐类沉积物或随沼渣排出系统以外,减少沼液中K+的含量,进而减轻沼液全量连续回流过程中溶解态盐类的积累对厌氧微生物的侵害,减缓了对产气的抑制作用。综上所述,沼液全量连续回流条件下,NH4+-N浓度下降,补充氮源可部分恢复产气;适量添加畜禽粪便混合发酵,可减少沼液中溶解态K+的含量,减缓溶解态盐类积累及对微生物产生的负面影响。