随着我国农业的快速发展,每年都会有大量的农业废弃物产生,农业废弃物的胡乱堆放或任意焚烧,对环境造成严重污染。因此,耗能低且进行能源回收利用的厌氧消化工艺是处理这种农业废弃物的合理选择。国内对农业废弃物的研究一般主要集中在小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆等农作物秸秆和畜禽粪便上,对花生壳的资源化的研究很少。花生壳是一种含纤维素、半纤维素和木质素的农业废弃物,不利于厌氧发酵过程中微生物的分解利用,因此,相应的预处理是必要的。本研究探索了不同预处理方式对花生壳厌氧发酵下的产气量、pH、甲烷含量和产气潜力的影响,在此基础上进行三因素的正交试验,寻求最佳的预处理工艺,最后研究预处理下的花生壳与猪粪的混合厌氧发酵特性。主要研究内容和结论包括如下:(1)粒径大小对花生壳厌氧发酵产气特性的影响。花生壳经6种不同粒径预处理后在恒温试验装置上进行沼气发酵试验,其粒径依次为<2 mm,2～5 mm,5～7 mm,7～10 mm,>10 mm和不筛分。试验结果表明:粒径大小为7～10 mm的产气效果最好,总产气量为27313 ml,比大于10 mm、不筛分和小于2 mm的处理分别高了30.24%、21.14%和23.06%,各个处理之间的平均甲烷含量之间差异性不显著(p>0.01)。(2)预处理时间对花生壳厌氧发酵产气特性的影响。花生壳经0、2、4、6、8、10、12天的预处理时间处理后进行厌氧发酵。试验结果表明:预处理时间为8天的处理总产气量20690 ml,比预处理时间0 d和12 d的处理分别高出17.19%和21.56%。平均甲烷含量较高,与10、12d的平均甲烷含量差异性不显著(p>0.01),与预处理时间为0 d、2 d、4 d的试验组差异性显著(p<0.01)。(3)预处理NaOH溶液浓度对花生壳厌氧发酵产气特性的影响。花生壳经浓度分别为0%、2%、4%、6%和8%的NaOH溶液处理,后进行厌氧发酵。其结果表明:4% NaOH预处理下的花生壳的总产气量为28083 ml,比0%和8%NaOH预处理的总产气量分别高48.91%和35.72%;平均甲烷含量高于0%、2%和8%NaOH预处理; 4%NaOH预处理下的TS产气率、VS产气率以及平均甲烷含量和0%以及8%NaOH预处理下的差异性显著(p<0.05),和其他两组试验之间的差异不显著(p>0.05)(4)花生壳厌氧发酵预处理工艺优化研究。在单因素试验的基础上选出每种预处理方式的三种产气特性较好的水平进行三因素三水平正交试验,结果表明:粒径为5～7 mm,预处理NaOH溶液的浓度为6%,预处理时间为8 d的工艺,其沼气累积产气量和平均甲烷含量都最高,因此,为最佳工艺。(5)确定花生壳和猪粪混合原料厌氧发酵的工艺。以碳氮比、浓度、接种物比例为试验参数,采用二次正交旋转组合设计进行试验研究。结果表明:通过对二次模型的主效应进行分析,可知三个因素对沼气产量和平均甲烷含量的影响的主次关系的顺序是一样的,依次为为碳氮比>TS浓度.>接种量。花生壳和猪粪混合发酵原料要获得较好产气量的最佳工艺是:TS浓度为9.00%,碳氮比为27.66:1,接种量为21.63%,混合原料总产气量理论值最高可达64.127 L;花生壳和猪粪混合原料要获得较高平均甲烷含量的最佳工艺是:TS浓度为9.86%,碳氮比为30.91:1,接种量为20.01% ,混合原料平均甲烷含量理论最高值可达64.10%。