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中国是世界上秸秆资源最丰富的国家之一,可以为秸秆沼气产业的发展提供充足的原料,但由于秸秆主要组成成分中的纤维素、半纤维素和木质素构成的空间结构比较紧密,使其在沼气发酵工程中的利用率较低。本研究以玉米秸秆为主要原料,在探究玉米秸秆黄贮品质及产沼气性能的基础上研究了黄贮玉米秸秆与牛粪混合单相、两相半连续厌氧发酵及工艺条件优化,以期获得最佳黄贮玉米秸秆厌氧发酵产沼气工艺流程,为秸秆沼气产业化生产提供技术支撑。1.玉米秸秆黄贮过程中,微生物菌剂或木薯酒糟的添加(按质量比添加)均能有效改善玉米秸秆的黄贮品质,玉米秸秆分别添加0.5‰微生物菌(主要成分为乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌和双歧杆菌等)、1‰微生物菌剂和10%木薯酒糟黄贮后,乳酸含量分别为0.46%、0.47%和0.28%,乙酸含量分别为0.31%、0.39%和0.41%,玉米秸秆添加10%的木薯酒糟,经黄贮后进行高温单相半连续厌氧发酵,与对照组相比产气高峰提前1~2 d,TS甲烷转化率为279.39 m3/t。2.黄贮玉米秸秆和干黄玉米秸秆分别与牛粪混合进行高温单相半连续厌氧发酵,均在配比为2:1时产气效果最佳,黄贮玉米秸秆与牛粪混合发酵效果优于干黄玉米秸秆与牛粪混合发酵,甲烷浓度为57.63%,TS甲烷转化率为270.57 m3/t,容积产甲烷率为0.77 L/L·d,分别比干黄玉米秸秆与牛粪混合厌氧发酵提高了8.08%、19.28%和18.46%,比纯黄贮玉米秸秆厌氧发酵提高了7.38%、3.15%和2.67%。3.黄贮玉米秸秆与牛粪按2:1配比进行高温单相半连续厌氧发酵,最佳工艺条件为HRT 20 d、OLR3.5 kg/m~3·d,平均甲烷浓度为54.95%,TS甲烷转化率259.13m3/t,容积产甲烷率0.91 L/L·d。4.黄贮玉米秸秆与牛粪混合进行中温酸化—高温产甲烷两相半连续厌氧发酵,酸化相(pH值变化范围为6.32~7.42,VFA_S含量变化范围为4258~7209 mg/L)产酸效果明显优于干黄玉米秸秆与牛粪混合两相厌氧发酵(pH值变化范围为6.79~7.47,VFA_S含量变化范围为2322~4838 mg/L),二者产酸类型一致,均以乙酸为主。5.黄贮玉米秸秆与牛粪混合进行中温酸化—高温产甲烷两相半连续厌氧发酵,在配比为5:1时产气效果最佳,甲烷浓度为61.95%,TS甲烷转化率为274.84 m3/t,容积产甲烷率为0.79 L/L·d,分别比干黄玉米秸秆与牛粪2:1混合两相半连续厌氧发酵提高了5.86%、10.93%和11.27%。6.黄贮玉米秸秆与牛粪按5:1配比进行两相半连续厌氧发酵的最佳工艺条件为HRT 15 d,OLR 4.50 kg/m~3·d,甲烷平均浓度62.71%,TS甲烷转化率287.20 m3/t,容积产甲烷率1.29 L/L·d。分别比最佳工艺条件下黄贮玉米秸秆与牛粪的单相半连续厌氧发酵提高了14.12%、10.83%和41.76%。