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我国是农业大国,农业生产中的废弃物种类繁多,数量巨大。利用厌氧消化技术生产沼气,不仅可以减轻农业废弃物对环境造成的污染,而且可以开发新能源,缓解愈发严重的能源危机,因此具有能源和环保的双重效益。本文主要对养牛场农业废弃物牛粪和秸秆的厌氧消化产气性能进行研究。研究分为小瓶试验研究(1L发酵瓶)和小试试验研究(6L反应器)两部分。通过小瓶试验进行批量发酵,考察了中温条件下物料浓度对牛粪单独厌氧消化产气性能的影响,然后重点研究了经过水堆沤预处理、NaOH堆沤预处理和不经过预处理的不同农作物秸秆(小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆)与牛粪混合厌氧消化的产气性能。为了更接近于实际应用,在小瓶试验的基础上,采用自行设计的反应器对间歇进料周期进行了探索研究。以上研究可以为一体化沼气工程示范项目提供参考依据。
试验表明:牛粪在35℃恒温条件下的厌氧消化单位干物质产气量为312mL/gTS,单位挥发性固体产气量为415mL/gVS,消化时间为30d,甲烷含量平均值为62.47%。发酵物料的浓度不是越高越好,一般情况下,浓度越低,产气量越少,消化时间越短,单位干物质产气量越多。物料浓度为12%时不能持续产气。在甲烷含量方面,不同物料浓度下牛粪单独厌氧消化产气中甲烷含量差别不大,都能维持在61%~64%之间。不同预处理方法下的不同农作物秸秆(棉花秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆)与牛粪进行混合发酵的产气性能差别很大。就农作物秸秆而言,棉花秸秆与牛粪的混合发酵产气性能最差;就预处理方法而言,经过水堆沤预处理的混合发酵产气性能最差。经过NaOH堆沤的玉米秸秆与牛粪混合发酵的产气量具有明显优势,其产气量能达到375mL/gTS,而自然堆放的玉米秸秆与牛粪混合发酵产气中甲烷含量具有明显优势,甲烷含量平均值能达到69.03%。6L反应器的小试试验表明进料周期为五天和十天时对厌氧消化产气性能无明显差别。