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农业废弃物混合制沼气技术研究进展

时间:2016-07-28来源: 作者: 点击: 235次


摘要:随着我国经济的稳步发展,农业废弃物数量越来越高,如何将其转化为生物质能再利用已是众多学者研究的热点。沼气发酵作为一种成熟的生物质能转化方式已得到快速发展。而混合厌氧发酵作为一种简单、低成本、高效率的提升厌氧发酵的模式,引起了许多学者的关注。本文在前人研究的基础上,总结了国内外关于农业废弃物混合发酵的研究成果,并展望了混合厌氧发酵研究趋势及应用前景,旨在为混合厌氧发酵的推广及其应用提供理论指导。

关键词:农业废弃物;沼气;混合发酵

中图法分类号:S216.4    文献标识码:A

 

Research progess on biogas production technology by mixed agricultural waste/NIE Li-jun, ZOU Wei-qing, LIU Jin-fa, ZOU Xiang(1. JIANGXI ZHENGHE ENVIRONMENTAL ENGINEERING CO..LTD, Nanchang 330001, China; 2. Agriculture Bureau of Xinyu, Xinyu 338000 )

 

AbstractWith the steady economic development, the amount of agricultural waste is increasing, and then, the research on how to convert agricultural waste to biomass energy has been a hot research area. Biogas fermentationas a mature way of biomass energy conversion has got a rapid development. Moreover, mixed fermentationa simple, low-cost, high efficiency of anaerobic fermentation mode, has got increasing attention of researchers. On the basis of previous studies, the overview summarized the domestic and foreign research achievements of mixed fermentation of agricultural waste, and prospected the hybrid anaerobic fermentation research trend and application prospect, for providing theoretical guidance to the promotion and application of hybrid anaerobic fermentation.

Key words: agricultural waste; biogas; mixed fermentation

 

 


基金项目:基于物联网对智慧农业信息服务平台的研究与应用(编号:0000019378)。

作者简介:聂丽军(1990-),男,江西吉安,江西正合环保工程有限公司,硕士,研究方向:双酚A对植物生长的影响。

通讯地址:18720668166963375295@qq.com


我国是世界上最大的农业生产国。据统计,中国每年产生农作物秸秆总量约7亿 t,其中水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秆这3种秸秆占到 70%以上 ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA [1-3]。除少量秸秆被利用外,大部分秸秆以焚烧及堆放的形式处置,造成了极大的环境污染问题。此外,我国每年牲畜粪便总量超过 25 亿 t ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>张俙何</Author><Year>2013</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText>[4]</DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="wv0fx2zp55w5p8ezf2kvpraa0drz59pd99dr">4</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>张俙何</author><author>洪春来</author><author>朱凤香</author><author>姚燕来</author><author>陈晓旸</author><author>王卫平</author></authors></contributors><auth-address>宁波永丰园林绿化建设有限公司;浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所;</auth-address><titles><title>农业废弃物资源化利用现状与前景展望</title><secondary-title>现代农业科技</secondary-title></titles><periodical><full-title>现代农业科技</full-title></periodical><pages>209+218</pages><number>20</number><keywords><keyword>农业废弃物</keyword><keyword>处置</keyword><keyword>资源化利用</keyword><keyword>现状</keyword><keyword>展望</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1007-5739</isbn><call-num>34-1278/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[4],预计到2020年,畜禽粪便年产量将达到40亿t ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Year>2007</Year><RecNum>9</RecNum><DisplayText>[5]</DisplayText><record><rec-number>9</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="wv0fx2zp55w5p8ezf2kvpraa0drz59pd99dr">9</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors></contributors><titles><title>农业部发布《农业生物质能产业发展规划(2007-2015)</title><secondary-title>中国农业信息</secondary-title></titles><periodical><full-title>中国农业信息</full-title></periodical><pages>5</pages><number>08</number><keywords><keyword>产业发展道路</keyword><keyword>发展规划</keyword><keyword>中国特色</keyword><keyword>能源作物</keyword><keyword>生物液体燃料</keyword><keyword>能源使用</keyword><keyword>可再生能源</keyword><keyword>国家能源安全</keyword><keyword>固化成型</keyword><keyword>沼气工程</keyword></keywords><dates><year>2007</year></dates><isbn>1672-0423</isbn><call-num>11-4922/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[5]。这些畜粪的不合理处置,会对生活环境产生非常大的负面影响,空气污染、水质污染、食品安全等问题日益显现。利用厌氧发酵技术制取沼气是合理利用农业废弃物资源化利用的有效措施之一,尤其对于农村环境卫生状况及经济效益提高起到重要的作用 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>杜艳艳</Author><Year>2012</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText>[6]</DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="wv0fx2zp55w5p8ezf2kvpraa0drz59pd99dr">8</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>杜艳艳</author><author>赵蕴华</author></authors></contributors><auth-address>中国科学技术信息研究所;</auth-address><titles><title>农业废弃物资源化利用技术研究进展与发展趋势</title><secondary-title>广东农业科学</secondary-title></titles><periodical><full-title>广东农业科学</full-title></periodical><pages>192-196</pages><number>02</number><keywords><keyword>农业废弃物</keyword><keyword>资源化利用</keyword><keyword>发展趋势</keyword><keyword>对策措施</keyword></keywords><dates><year>2012</year></dates><isbn>1004-874X</isbn><call-num>44-1267/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[6]。厌氧发酵产沼气的主要原料为畜禽粪便和农作物秸秆。目前,单一原料的厌氧发酵技术已日臻成熟,且被广泛应用于户用沼气生产,乃至规模化沼气生产中 ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA [7-10]。然而,利用单一原料进行厌氧发酵往往容易出现一些弊端。农作物秸秆作为富炭物质,C/N比、木质素含量高,不容易微生物的附着,单一秸秆作为原料进行厌氧发酵容易出现厌氧消化时间长,发酵效率低的问题。而畜禽粪便C/N比偏低,作为单一原料进行厌氧发酵时,易出现氨氮抑制现象,难以形成产沼气菌群所需的最适生长状态。

近些年来,国内外关于采用混合原料进行厌氧发酵做了较多研究工作 ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA [11-16],可以预见,混合厌氧发酵、优化混合原料及其配比将是厌氧消化技术的重要发展方向 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Weiland</Author><Year>2000</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText>[17]</DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="29t2tw0e75sxafe5zpgpdwa099xzxvsfwxwd">5</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Weiland, Peter</author></authors></contributors><titles><title>Anaerobic waste digestion in Germany – Status and recent developments</title><secondary-title>Biodegradation</secondary-title></titles><periodical><full-title>Biodegradation</full-title></periodical><pages>415-421</pages><volume>11</volume><number>6</number><dates><year>2000</year></dates><isbn>1572-9729</isbn><label>Weiland2000</label><work-type>journal article</work-type><urls><related-urls><url>http://dx.doi.org/10.1023/A:1011621520390</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1023/a:1011621520390</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[17]。本文在前人研究的基础上,对混合厌氧发酵的研究报道做一综述,以期为我国混合发酵制沼气的研究发展提供理论依据和借鉴。

2.1畜禽粪污混合发酵

畜禽粪便,包括猪粪、牛粪、兔粪、鸡粪等,在生物质原料中占有很大比重。粪便是富氮原料,C/N 一般为10~30,十分适合厌氧菌的生长繁殖。在畜禽粪便中,猪粪和牛粪研究得最多,但与猪粪相比,牛粪营养成份中因粗纤维含量较丰富,被微生物降解的营养物质较少,降解效率低,易产生附渣,发酵周期长,但牛粪自身的碳氮搭配比例适合微生物的繁殖代谢,甲烷的生物转化效率高 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>许洪伟</Author><Year>2007</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText>[18]</DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">1</key></foreign-keys><ref-type name="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>许洪伟</author></authors><tertiary-authors><author>李杰,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>不同温度牛鸡混合粪厌氧发酵性能的研究</title></titles><keywords><keyword>温度</keyword><keyword>牛粪</keyword><keyword>鸡粪</keyword><keyword>混合比例</keyword><keyword>厌氧消化性能</keyword></keywords><dates><year>2007</year></dates><publisher>东北农业大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[18]。鸡粪由于C/N低,且含有较高浓度的氨态氮,会对微生物产生一定毒性,作为单一原料进行发酵很困难 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>严勃</Author><Year>2015</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText>[19]</DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">2</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>严勃</author><author>傅舒</author></authors></contributors><auth-address>成都市城市环境管理科学研究院;成都中科能源环保有限公司;</auth-address><titles><title>混合发酵产沼气原料的研究概况</title><secondary-title>环境卫生工程</secondary-title></titles><periodical><full-title>环境卫生工程</full-title></periodical><pages>22-25</pages><number>05</number><keywords><keyword>沼气</keyword><keyword>混合发酵</keyword><keyword>原料类型</keyword><keyword>原料配比</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1005-8206</isbn><call-num>12-1218/X</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[19]。针对畜禽粪污单一原料厌氧发酵存在的问题,已有学者对不同种类粪污混合发酵进行了研究。关正军等 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>关正军</Author><Year>2013</Year><RecNum>3</RecNum><DisplayText>[20]</DisplayText><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">3</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>关正军</author><author>毕兰平</author><author>李文哲</author><author>刘爽</author><author>曹亮</author></authors></contributors><auth-address>东北农业大学工程学院;</auth-address><titles><title>牛粪高效厌氧发酵技术</title><secondary-title>农业机械学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>农业机械学报</full-title></periodical><pages>123-126+151</pages><number>04</number><keywords><keyword>牛粪</keyword><keyword>固液分离</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword><keyword>猪粪</keyword><keyword>混合发酵</keyword></keywords><dates><year>2013</year></dates><isbn>1000-1298</isbn><call-num>11-1964/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[20]研究发现,牛粪分离液与猪粪混合TS 质量分数为10.49%时,可以取得较好的产气效果。Misiet 等研究表明,当鸡粪、牛粪和糖蜜进行混合发酵时,累积产甲烷量明显高于单一原料发酵 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>F.</Author><Year>2001</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText>[21]</DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">5</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author><style face="normal" font="Times New Roman" size="100%">Misi S N</style><style face="normal" font="default" charset="134" size="100%"></style><style face="normal" font="Times New Roman" size="100%">Forster C F.</style></author></authors></contributors><titles><title>Batch co-digestion of multi-component agro-wastes</title><secondary-title>Bioresour Technol</secondary-title></titles><periodical><full-title>Bioresour Technol</full-title></periodical><pages>19-28</pages><volume><style face="normal" font="default" size="100%">80</style><style face="normal" font="default" charset="134" size="100%">1</style></volume><dates><year>2001</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[21]。刘丹等 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>刘丹</Author><Year>2008</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText>[22]</DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">4</key></foreign-keys><ref-type name="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>刘丹</author></authors><tertiary-authors><author>李文哲,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>混合畜禽粪便厌氧发酵特性试验研究</title></titles><keywords><keyword>猪粪</keyword><keyword>鸡粪</keyword><keyword>牛粪</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword><keyword>沼气</keyword><keyword>池容产气率</keyword></keywords><dates><year>2008</year></dates><publisher>东北农业大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[22]研究了在牛粪中直接添加猪粪或鸡粪混和厌氧发酵,能较大幅提高产气效率,且沼气中甲烷含量也有所增加。

2.2作物秸秆混合发酵

作物秸秆含有较多木质素和纤维素成分,使得C/N较高,不易被微生物分解,所以在进行厌氧发酵时存在启动慢,发酵周期长,产气速率低等缺点,但其产气潜力却不比畜禽粪便低 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>代元元</Author><Year>2014</Year><RecNum>3</RecNum><DisplayText>[1]</DisplayText><record><rec-number>3</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="wv0fx2zp55w5p8ezf2kvpraa0drz59pd99dr">3</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>代元元</author><author>江皓</author><author>丁江涛</author><author>周红军</author></authors></contributors><auth-address>中国石油大学(北京)新能源研究院;</auth-address><titles><title>秸秆厌氧混合发酵的研究进展</title><secondary-title>中国沼气</secondary-title></titles><periodical><full-title>中国沼气</full-title></periodical><pages>40-45</pages><number>05</number><keywords><keyword>秸秆</keyword><keyword>厌氧混合发酵</keyword><keyword>影响因素</keyword><keyword>模型</keyword></keywords><dates><year>2014</year></dates><isbn>1000-1166</isbn><call-num>51-1206/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[1]。一般认为混合厌氧发酵能起到稀释有毒化合物、提高营养物的平衡、增强微生物的协同效应,进而提高有机质厌氧转化效率的作用。石勇等 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>石勇</Author><Year>2010</Year><RecNum>6</RecNum><DisplayText>[23]</DisplayText><record><rec-number>6</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">6</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>石勇</author><author>邱凌</author><author>邵艳秋</author><author>罗涛</author><author>任虎林</author></authors></contributors><auth-address>西北农林科技大学机械与电子工程学院;农业部沼气西北分中心;西北农林科技大学农学院;西北农林科技大学资源与环境学院;</auth-address><titles><title>小麦秸秆与红薯藤叶混合厌氧发酵特性</title><secondary-title>西北农业学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>西北农业学报</full-title></periodical><pages>186-189</pages><number>07</number><keywords><keyword>小麦秸秆</keyword><keyword>红薯藤叶</keyword><keyword>C/N</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><isbn>1004-1389</isbn><call-num>61-1220/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[23]对小麦秸秆与红薯藤叶进行混合厌氧发酵,结果表明产气最好的C/N=25:1。李继红等以玉米秸秆和土豆为原料进行混合发酵研究,结果表明,土豆能够提高玉米秸秆的转化效率 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>李继红</Author><Year>2008</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText>[24]</DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">7</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>李继红</author><author>杨世关</author><author>郑正</author><author>宋华民</author><author>孟卓</author></authors></contributors><auth-address>南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室;华北电力大学可再生能源学院;河南农业大学农业部农村可再生能源重点开放实验室;</auth-address><titles><title>玉米秸秆与土豆混合厌氧发酵试验研究</title><secondary-title>太阳能学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>太阳能学报</full-title></periodical><pages>1308-1312</pages><number>10</number><keywords><keyword>玉米秸秆</keyword><keyword>土豆</keyword><keyword>混合厌氧发酵</keyword></keywords><dates><year>2008</year></dates><isbn>0254-0096</isbn><call-num>11-2082/TK</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[24]。王蕾等研究发现甜瓜叶、整株与小麦秸秆混合发酵,产气率比甜瓜叶、整株单一发酵分别提升23%与14%,而甜瓜茎与小麦秸秆混合发酵,产气率却较甜瓜茎单一发酵下降18%左右,这可能是反应初期出现酸抑制现象所致 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>王蕾</Author><Year>2015</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText>[25]</DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">8</key></foreign-keys><ref-type name="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>王蕾</author></authors><tertiary-authors><author>邱凌,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>甜瓜茎叶及其与玉米秸秆混合厌氧发酵特性的研究</title></titles><keywords><keyword>甜瓜茎叶</keyword><keyword>玉米秸秆</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword><keyword>工艺特性</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><publisher>西北农林科技大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[25]。葛一洪等对马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧消化的最优工艺条件进行了探究,结果表明物料质量分数为9. 87%、碳氮比为18. 73、接种物质量分数为20. 82%, TS 产气率最高 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>葛一洪</Author><Year>2016</Year><RecNum>9</RecNum><DisplayText>[26]</DisplayText><record><rec-number>9</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">9</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>葛一洪</author><author>邱凌</author><author>A.A.M.Hassanein</author><author>周彦峰</author><author>梁勇</author></authors></contributors><auth-address>西北农林科技大学农学院;西北农林科技大学农业部农村可再生能源开发利用西部科学观测实验站;苏伊士运河大学机械与电子工程学院;西北农林科技大学机械与电子工程学院;</auth-address><titles><title>马铃薯茎叶与玉米秸秆混合厌氧消化工艺参数优化</title><secondary-title>农业机械学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>农业机械学报</full-title></periodical><pages>173-179</pages><number>04</number><keywords><keyword>马铃薯茎叶</keyword><keyword>玉米秸秆</keyword><keyword>厌氧消化</keyword><keyword>工艺优化</keyword></keywords><dates><year>2016</year></dates><isbn>1000-1298</isbn><call-num>11-1964/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[26]

2.3粪污与秸秆混合发酵

目前,国内外关于粪便与秸秆混合厌氧消化的研究已多有报道。Weiland4认为,粪便与秸秆混合原料的协同作用可以优化秸秆的降解量,提高厌氧发酵能力。Lehtomäki 等 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>Lehtomäki</Author><Year>2007</Year><RecNum>10</RecNum><DisplayText>[27]</DisplayText><record><rec-number>10</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="xptasvfvg9f2eneee9av00r10ap0afasv9ra">10</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>Lehtomäki, A.</author><author>Huttunen, S.</author><author>Rintala, J. A.</author></authors></contributors><titles><title>Laboratory investigations on co-digestion of energy crops and crop residues with cow manure for methane production: Effect of crop to manure ratio</title><secondary-title>Resources, Conservation and Recycling</secondary-title></titles><periodical><full-title>Resources, Conservation and Recycling</full-title></periodical><pages>591-609</pages><volume>51</volume><number>3</number><keywords><keyword>Anaerobic digestion</keyword><keyword>Biogas</keyword><keyword>Co-digestion</keyword><keyword>Cow manure</keyword><keyword>Crop residues</keyword><keyword>CSTR</keyword><keyword>Energy crops</keyword><keyword>Energy crop digestion testing</keyword><keyword>Methane potential</keyword><keyword>Methane production</keyword></keywords><dates><year>2007</year></dates><isbn>0921-3449</isbn><urls><related-urls><url>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921344906002588</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>http://dx.doi.org/10.1016/j.resconrec.2006.11.004</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[27]采用牛粪与不同作物秸秆混合发酵,发现当混入30 %的作物秸秆时,单位容积甲烷产量较牛粪单独发酵时提高16 %~ 65 %。郭欧燕等研究了温度对鸡粪与秸秆混合发酵的影响,发现随温度的升高混合原料的产气速率增加 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>郭欧燕</Author><Year>2009</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText>[28]</DisplayText><record><rec-number>1</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="av9pd00972tad6e25wfxs95uzfzefpr25f5v">1</key></foreign-keys><ref-type name="Journal Article">17</ref-type><contributors><authors><author>郭欧燕</author><author>李轶冰</author><author>白洁瑞</author><author>杨改河</author><author>周子凡</author><author>任广鑫</author><author>冯永忠</author></authors></contributors><auth-address>西北农林科技大学资源环境学院;陕西省循环农业工程技术研究中心;西北农林科技大学农学院;汉中市农业技术推广中心;</auth-address><titles><title>温度对鸡粪与秸秆混合原料厌氧发酵产气特性的影响</title><secondary-title>西北农林科技大学学报(自然科学版)</secondary-title></titles><periodical><full-title>西北农林科技大学学报(自然科学版)</full-title></periodical><pages>137-144</pages><number>06</number><keywords><keyword>鸡粪</keyword><keyword>秸秆</keyword><keyword>温度</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword><keyword>数学模型</keyword><keyword>产气特性</keyword></keywords><dates><year>2009</year></dates><isbn>1671-9387</isbn><call-num>61-1390/S</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[28]。此外,杨改河等人对鸡粪与麦秆、稻杆和玉米秸秆混合发酵特性研究表明,通过适当调整发酵温度以及初始发酵浓度及配比将会有效提高沼气发酵利用效率 ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA [29-31]。大量研究表明猪粪与秸秆混合发酵能够提高发酵效率,缩短猪粪的产期周期 ADDIN EN.CITE  ADDIN EN.CITE.DATA [32 33]。王晓娇等人用3种原料进行混合发酵,结果表明,3种原料混合厌氧发酵的甲烷产量显著高于单一原料及两种原料混合发酵; 多原料间在发酵过程中的协同作用提高了甲烷产量 ADDIN EN.CITE <EndNote><Cite><Author>王晓娇</Author><Year>2010</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText>[34]</DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><key app="EN" db-id="av9pd00972tad6e25wfxs95uzfzefpr25f5v">5</key></foreign-keys><ref-type name="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>王晓娇</author></authors><tertiary-authors><author>杨改河,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>牲畜粪便与秸秆混合的厌氧发酵特性及工艺优化</title></titles><keywords><keyword>牲畜粪便</keyword><keyword>秸秆</keyword><keyword>厌氧发酵</keyword><keyword>混合发酵</keyword><keyword>温度</keyword><keyword>配比</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><publisher>西北农林科技大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[34]

3 混合发酵优势

农业废弃物混合厌氧发酵解决了秸秆厌氧发酵由于纤维含量高,不易降解,产气效率低以及粪便厌氧发酵原料不足的问题。随着我国沼气工程技术的不断发展,混合发酵的应用将成为一种趋势。混合发酵较之单一原料发酵,具有诸多优势:1)更合适的发酵底物C/N比,更加平衡的营养构成,更高的系统缓冲能力和有机负荷;2)改善原料的结构特性,增强介质传递,提高微生物对原料的利用率,降低水力停留时间;3)稀释抑制因子、降低毒性抑制,使发酵系统更加稳定,发酵效率及产气量得到提高;4)随着农村经济的发展,畜禽养殖方式已由农户分散养殖发展为集中养殖,这必将减少农村户用沼气池的发酵原料,因此混合原料发酵将有效解决户用沼气池原料短缺的问题。

4 不足与展望

混合发酵的原料成本对其经济性有很大的影响,在原料收集与分类方面存在的一些不足将在很大程度上制约混合发酵技术的应用。混合发酵所用的原料组成复杂,原料来源及理化性质不一,使得其用于厌氧发酵之前需经过一定的预处理。因此,如何优化组合各种预处理技术,并对混合原料进行同步预处理发酵是混合发酵技术未来的发展方向之一。同时,原料的流变性也对混合发酵有重要影响,今后应对各种原料的流变性进行深入研究并在此基础上设计出更高效的混合发酵反应器。另外,混合发酵中多种原料的混合增加了工序和设备的投资;且出水的COD 通常较高、发酵结束后的原料卫生情况较差,均需要进行额外的处理。因此,不仅要继续加强基础研究,还应加强沼气发酵工程的实际应用研究,开发适合我国具体情况的混合发酵技术。

 

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