“两相分区一体”对玉米秸秆沼气发酵过程中产气效率的影响

合集下载

不同接种量对玉米秸秆厌氧发酵产气的影响

现代农业科技
２０１３年第９期
农业工程学
不同接种量对玉米秸秆厌氧发酵产气的影响
郗登宝黄枭邱鑫张永锋
（吉林省农业科学院农村能源研究所，吉林长春１３００３３；吉林农业大学）
摘要以玉米秸秆为发酵原料．在实验室自行设计的小型沼气发酵装置上进行了厌氧发酵产沼气试验，通过改变接种物的不同比例，在３５℃的条件下研究玉米秸秆厌氧发酵产气效果。试验结果表明：接种物与玉米秸秆的比例为１：１０时产气效果最佳。关键词接种量；玉米秸秆；厌氧发酵；产气率；影响中图分类号￥２１６．４文献标识码Ａ文章编号１００７－５７３９（２０１３）０９ — ０２１３ — ０１
ＡｂｓｔｒａｃｔＴａｋｉｎｇｃｏｒｎｓｔｒａｗａｓｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｍａｔｅｉａｒ１．ｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｏｆｂｉｏｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｍｅｒｎｔａｔｉｏｎＷａＳｃａｒｄｅｄｏｕｔｉｎａｓｍａｌｌｆｅｍｅｒｎｔａｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｂｙｖａｒｙｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｉｎｏｃｕｌｕｍ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃｏｒｎｓｔｌｋａ

收藏!各大领域沼气发酵原料产气特性及原料产气率汇总整表

收藏！各大领域沼气发酵原料产气特性及原料产气率汇总理论上，绝大部分有机物都可以作为沼气发酵原料，沼气发酵原料一般可分为四大类：农业类发酵原料、工业类发酵原料、市政废弃物类发酵原料和水生植物废弃物发酵原料。

本期对这四大类沼气发酵原料产气特性及原料产气率进行了整表汇总，方便大家随时对照查看，欢迎收藏！一、畜禽粪污表1、畜禽粪污原料特性及原料产气率注：FM：鲜重；TS：总固体；VS：挥发性固体畜禽粪便作为沼气发酵的原料有许多优势：1　碳氮比一般在15:1~30:1，十分适合厌氧微生物的生长。

2　具有较高的缓冲能力，能应对不严重的酸化现象。

3　一些畜禽粪便(如牛粪、鹿粪)中含有瘤胃微生物，可以为沼气发酵体系补充沼气发酵菌种。

然而，畜禽粪污作为沼气发酵原料也有一些限制因素：1　畜禽粪污体积大、干物质含量比较低，鲜粪一般小于30%，冲洗污水低于3%，所以单位体积原料的沼气产量比较低，原料或沼液的运输成本较高。

2　饲料中重金属和抗生素的添加量日趋加大，重金属和抗生素会影响沼气发酵过程以及沼渣、沼液的处理和还田利用。

3　畜禽粪污中氮的含量较高，容易造成沼气发酵体系氨抑制。

为解决上述问题，通常将畜禽粪污和易降解种植业废弃物混合发酵，畜禽冲洗污水可以用于稀释其他发酵原料，相对于畜禽粪污原料单一发酵，混合发酵体系更加稳定。

不同种类的畜禽粪便，具有不同的理化特性，会影响沼气工程的效率和稳定性。

在沼气工程设计时，需要特别注意：1　牛粪中草较多，沉淀物较少，浮渣量多于沉渣量。

奶牛粪含砂量还比较高，要注意除砂。

2　猪粪中草和沉淀物都比较多，沉渣量多于浮渣量，由于冲洗污水量较大，所以猪场粪污水量大，浓度低，升温困难，冬季产气少。

3　鸡粪中含有羽毛、砂石，发酵过程中沉渣较为结实。

另外，不同于奶牛粪中的砂，鸡粪中的砂石包裹于有机物中，所以对砂的去除更为困难。

4　羊粪和兔粪中含草较多，呈颗粒状，需要在预处理阶段设置泡粪池，使其中的有机物尽可能溶于料液中。

秸秆发酵制沼气

秸秆发酵成沼气，综合利用辟新路金湖县农村能源办公室随着农业现代化的发展，秸秆已逐步成为农村污染环境重要污染源，如何变废为宝，高效利用秸秆一直是政府和各界人士所关注的课题。

从去年开始，金湖县农村能源办公室通过不同的方法用秸秆制沼气取得成功后，得到广大农户的普遍欢迎，不但解决了因一家一户养殖日趋减少导致户用沼气原料短缺问题，而且为秸秆综合利用找到一条有效途径，实现沼气原料无障碍建设。

今年来，全县共推广秸秆制沼气1200多户，年消耗秸秆约1000吨，打造了全县第一个秸秆沼气集中居住小区—闵桥镇闵桥村集中居住小区，该小区被列为全市秸秆沼气示范点，村沼气物业站被评为全市示范站。

秸秆沼气已逐渐成为金湖沼气建设新亮点。

一、主要成效：1、经济效益。

通过对农作物秸秆沼气发酵与直接利用效益比较，秸秆沼气发酵与直接燃烧比较，提高了能量的转换和利用效率，秸秆沼气发酵比直接燃烧能量利用效率提高0．2—0．9倍。

秸秆沼气为农民提供了优质廉价的生活用能，帮助农民节省了燃料和用电方面的生活支出；根据调查，建设一个8立方米的秸秆沼气池，年产沼气约300立方米、可以基本满足3-5口之家全年生活用能，每年可节省燃料和电费300-400元；利用沼液喂猪养鱼可节约饲料15%，可增产粮食20%左右，种养业当年可增效1000元左右。

增加沼肥400多担，减少化肥和农药使用量25%左右，节支200-300元。

2、生态效益。

秸秆沼气不仅解决了农民烧火做饭问题，还解决了农村的肮乱差问题，一只8立方秸秆沼气池，一年可消耗秸秆1吨左右，可减少秸秆焚烧温室气体排放量，有效改善了农村生活生产环境，有效改变收割季节农户将秸秆堆积在田埂路旁、家前屋后或就地付之一炬，或抛入河道、水塘一抛了之的现象。

同时，秸秆发酵产生了大量的生态有机肥，改善了土壤理化性状，发展了庭园经济和无公害农产品、绿色食品、有机食品，减少了化肥、农药使用量，降低了农业生产成本，提高了农产品质量，增强了农产品市场竞争力，3、社会效益。

不同作物秸秆厌氧发酵产沼气试验研究

不同作物秸秆厌氧发酵产沼气试验研究本文通过对我国不同作物秸秆厌氧发酵进行试验分析，并且得出一些结论，期望能对沼气试验的效果有一定的促进作用。

标签：作物秸秆；厌氧发酵；沼氣；试验引言：遗留田间的农业废弃物秸秆必须进行处理和利用，才不至于影响下一季春播，由于秸秆的产量很大，大量的秸秆若不能及时处理，只好在播种前采取就地焚烧的应急措施集中处置，会产生大量浓烟，使尘埃量积聚，雾霾天越来越多，严重污染周边卫生和破坏生存环境，影响人们的身心健康。

目前，处理秸秆的方法有许多种，加工成碳棒作燃料、生产秸秆乙醇、发电以及发酵气化作为生物质能源等。

本文主要研究将秸秆生物气化为沼气的规模化生产试验研究，以解决农村清洁能源短缺的难题。

一、厌氧消化技术概述厌氧发酵是对作物秸秆采取有效利用、实现废弃物秸秆无害化的有效方法。

消化的过程可以采取人员进行控制，加速微生物对有机物的降解，使得有机物无害化。

还可以通过将有机物降解脱除产生沼气，实现资源的可利用化。

废弃物秸秆厌氧发酵技术就是在没有溶解氧和硝酸盐氮的环境之下，在通过微生物将有机物进行降解生成沼气的主要成分，并且结合成新物质的化学过程。

二、材料与方法（一）实验材料接种物采用厌氧活性污泥，取自附近的污水处理厂，经离心处理得到浓缩污泥，TS为12.98%、VS为35.78%（基于TS）。

实验底物为风干玉米秸秆，TS为81.70%、VS为88.40%（基于TS），经切碎备用。

（二）实验方法1.湿式发酵。

湿式完全混合厌氧消化工艺是最早利用的。

这种工艺的固体浓度要保证在一定的浓度之下，其液化、酸化和产气不同阶段都是在一个反应器内进行的，其施工工艺简单、易于操作、管理方便的有点。

湿式发酵按照接种物与底物比例（VS 比例）为1：2混合加入250ml厌氧发酵瓶中，采用厌氧发酵的基础培养。

配制底物秸秆的TS浓度为4%，工作体积为100ml，利用碱液调节发酵混合物的pH 值至7.5。

采用CO2（20%）和N2（80%）混合气曝气5min，然后用橡胶塞和铝制封口压盖密封，将厌氧发酵瓶放于水浴振荡培养箱中培养，设置温度37℃、转速150r·min。

玉米秸秆不同预处理产沼气对比试验

¨
∞
数瓣§臻舔魏Ｉ学研究瓤融科
玉米秸秆不同预处理产沼气对比试验
黄枭郗登宝谢江波
吉林省农业科学院农村能源研究所
摘
要：玉米秸秆直接经过预处理Ａ对照）（，玉米秸秆用复合菌剂绿秸灵预处理Ｂ，玉米秸秆用纤维素酶Ａ和纤维素酶Ｂ混合预处理ｃ，玉米秸秆和牛粪尿混合预处理Ｄ种不同预处理方式的玉米秸秆产沼气对比试验。结，４
１５
０≯ －１科研赣瓣拣释一鹣０学究Ｉ。瓣疆貔
１２试验步骤＿
１３产气量的测定．
１２１米秸秆处理：．玉ｌ（）１秸秆粉碎
利用铡草（搓）机将秸秆铡碎揉搓，秸秆铡的越短揉
越好。
料堆下部不出水为宜），边加水边翻秸秆，以保证润湿均匀，润湿完成后将秸秆放置一天，以利秸秆充分吸水。（原料的拌制３）预处理Ａ：将润湿后的秸秆加入玉米秸秆质量１２％的．５碳酸氢铵，碳酸氢铵可以用尿素替代，加入量为秸秆质量
池，容积８。ｍ。
我国每年产生农作物秸秆约７吨，玉米秸秆占的比亿
例最大，而除了部分用于燃料、造纸、做饲料和秸秆还田外，其余大部分被农民在野外焚烧，这样即污染环境又造成能源浪费。利用玉米秸秆制取沼气，会很好的解决沼气原料短缺和环境污染问题。但是因为玉米秸秆含有大量难降解的纤维素、木质素等，导致沼气发酵启动慢，产气率低。如何加快玉米秸秆发酵速度，提高产气量和产气效

河北省青县秸秆沼气集中供气工程现状分析

河北省青县秸秆沼气集中供气工程现状分析近年来，河北省青县的新能源工作经历了“户用沼气—秸秆气化—秸秆沼气”的发展过程。

秸秆沼气工程建设可有效杜绝农民秸秆就地焚烧、村内秸秆乱堆乱放、变废弃秸秆为宝物，促进循环经济发展，促进农业节能减排和新农村建设，具有良好的发展前景。

截至2010年，全县已建成耿官屯村、东姚庄村、陈缺屯村、王胜武屯村、范官屯村5个秸秆沼气集中供气村，现正在筹建闫庄子秸秆沼气工程。

全县发酵罐总容积达到7200m3，5个村沼气工程满负荷运行，年消化鲜体秸秆2.4万吨，可生产沼气315万m3，可满足8000户居民用气，促进节支增收800万元。

大型秸秆沼气工程的建成和使用真正实现了工厂化制气、管道化供气、联村供气，开创了秸秆沼气工程技术新的里程碑，成为青县新农村建设的亮点，走在了全省乃至全国的前列。

1 秸秆沼气集中供气工程建设发展现状及成效自上个世纪七八十年代开始，青县就着手利用纯秸秆制取沼气的技术研究。

经过多年的研究，在纯秸秆制取沼气技术上取得了实质性进展。

1999年，马厂镇东姚庄村建成1000m3全地下砖混结构沼气工程一处，计划利用纯秸秆制取沼气，但因当时资金短缺、技术还不十分成熟，未投入运行。

随后的几年，通过进一步的实验研究，纯秸秆制取沼气技术基本成熟，2005年在东姚庄村成功建成全地上砖混结构400m3大型秸秆沼气工程一处，并为青县明发食品厂供气。

虽然实现了纯秸秆制取沼气，且产气率较高，但工程设计上存在不足和问题。

因当时没有秸秆沼气工程建设方面的国家标准或行业标准，在青县县委县政府的支持下，在新能源、消防、安监局、王春国1　张静1　李砚飞21、河北省青县发展改革局；2、河北省青县新能源办公室摘　要：青县秸秆沼气集中供气工程（秸秆联户沼气集中供气工程）建设起步较早，取得了较好的发展，带动了全省乃至全国秸秆沼气集中供气工程的发展，但是从多年的建设和运行情况看，仍存在一些问题，为此笔者对青县秸秆沼气集中供气工程的有关情况进行了调研，提出了发现的问题，并给出了对策与建议。

不同温度条件粪秆结构配比及尿素、纤维素酶对沼气产量的影响

１９０农业工程学报２００９矩
２．３不同原料配比对沼气产量的影响
原料配比影响微生物活性，进而影响沼气产量。

图４显示，同一温度下粪秆比例为２：１处理的沼气产量均高于同一秸秆的其它处理，分别比１：ｌ和３：ｌ高出７．１％～２９．０％和１７．３％～７３．１％。

从秸秆类型来看，粪秆比相同
２．４尿素对沼气产气量的影响
氮素是沼气微生物细胞主要成分之一。

发酵２８ｄ后各对照组加入２．５ｇ尿素，添加后结果见图５。

总体上看，加入尿素后的日均产量比对照组都有所增加，说明加入尿素后调节了生物的碳氮比，能够有效促进沼气产量。

就处理间差异而言，方差分析表明区处理间差异显著（Ｐ＜Ｏ．０１）。

鸡粪与秸秆配比为２：ｌ组产气量增加最多。

从加入尿素后２２ｄ的总产气量上看，鸡粪稻秆２：１组增条件下，鸡粪和玉米秆配比产气量高于稻秆和麦秆与鸡粪配比，鸡粪和玉米秆ｌ：１分别比鸡粪稻秆ｌ：ｌ，鸡粪麦秆ｌ：ｌ高出０．７％～４７．７％和１３．４％～３４．４％；２：１高出７．６％～３９．４％和４．７％～２８．１％；３：１高出１４．６％～７２．４％和１３．４％～５１．４％。

１０７．９％，鸡粪麦秆２：ｌ组增２６１．２％，鸡粪玉米秆２：１组增１５８．６％。

２．５纤维素酶对沼气产量的影响
秸秆中纤维素类物质的含量较高，不易被微生物降解，成为整个沼气发酵过程中的限速因素。

沼气发酵２８ｄ时向对照组中加入２０ｇ纤维素酶，添加后的结果见图６，加入纤维素酶组的沼气产量比空白组均有增加，增加幅
度在２．２％～１１７．３％。

就处理间而言，不同配比对纤维素。

分层接种对猪粪厌氧干发酵产气性能及微生物群落结构的影响

第37卷第1期农业工程学报V ol.37 No.1 2021年1月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2021 251分层接种对猪粪厌氧干发酵产气性能及微生物群落结构的影响李丹妮1，高文萱1，张克强1，孔德望2，王思淇1，杜连柱1※（1. 农业农村部环境保护科研监测所，天津300191；2.杭州能源环境工程有限公司，杭州310020）摘要：为避免厌氧干发酵酸抑制，提高产气效率，以猪粪和玉米秸秆为发酵原料，采用中温批式试验，在总固体（Total Solid, TS）为20%、接种比为25%的条件下研究分层接种和混合接种对猪粪干发酵厌氧消化性能的影响。

结果表明：2种接种方式下的发酵体系内挥发性脂肪酸（V olatile Fatty Acids,VFAs）均发生明显积累，其中，分层接种在第15天的TVFAs 质量浓度达到33.0 mg/g，之后明显降低，至发酵结束时VFAs消耗殆尽。

混合接种从第15天至发酵结束，TVFAs质量浓度维持在29.2～38.5 mg/g高水平范围内。

分层接种的累积挥发性固体甲烷产率为211.5 mL/g。

高通量测序结果显示，氢营养型产甲烷途径在2种接种方式下均占主导，但分层接种增加了发酵体系中微生物的丰富度和多样性，且群落结构更加稳定。

进一步分析表明，乙酸和pH值是影响厌氧干发酵中微生态结构的主要环境因子。

该研究结果为解除畜禽养殖废弃物酸抑制、提高产气效率提供理论依据与有益借鉴。

关键词：发酵；粪；微生物群落；分层接种；混合接种doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.030中图分类号：X705 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-01-0251-08李丹妮，高文萱，张克强，等. 分层接种对猪粪厌氧干发酵产气性能及微生物群落结构的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(1)：251-258. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.030 Li Danni, Gao Wenxuan, Zhang Keqiang, et al. Influences of layer inoculation on biogas production and microbial community in solid-state anaerobic fermentation of pig manure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(1): 251-258. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.030 0 引言近年来，中国的沼气产业发展迅速，已经成为最大的生物质能源产业之一[1]，随着畜禽养殖向集约化、规模化发展方式转变，沼气发酵成为消纳养殖废弃物应用最广泛的有效措施之一[2]。

不同农作物秸秆干发酵产沼气对比试验

收稿日期：2014-10-30项目来源：新疆农业职业技术学院科研项目（XJNZYKJ2012011）作者简介：刘德江（1966－），男，汉族，教授，主要从事沼气及肥料技术领域的研究工作，E-mail ：xnliudejiang@126．com 不同农作物秸秆干发酵产沼气对比试验刘德江，张晓宏，饶晓娟（新疆农业职业技术学院，新疆昌吉831100）摘要：干发酵技术具有系统稳定、处理量大、节水、占地少、容积产气率高等优点，试验选取水稻、小麦及玉米3种常用的农作物秸秆为原料，进行干发酵产沼气试验。

结果表明：加碱预处理后水稻秸秆容易降解，玉米秸秆次之，小麦秸秆较难降解。

3种秸秆在发酵过程中产气量及沼气中的甲烷含量相差较明显，干物质产气率的大小顺序为：水稻秸秆﹥小麦秸秆﹥玉米秸秆。

综合对比降解率、干物质产气率及甲烷含量等发酵参数，以水稻秸秆最好，其次为玉米秸秆，小麦秸秆最差。

关键词：作物秸秆；干发酵；产气率；降解率中图分类号：S216．4文献标志码：B文章编号：1000－1166（2015）04－0054－03Biogas Production Comparison of Different Crop Straws under Dry Anaerobic Fermentation /LIU De-jiang ，ZHANG Xiao-hong ，ＲAO Xiao-juan /（XinJiang Agricultural Vocational and Technical College ，ChangJi 831100，China ）Abstract ：Crop straws of rice ，wheat and corn were used as raw materials and the dry anaerobic fermentation were carried out in this study．The results showed that the rice straw was easier to be degraded than corn straw and wheat straw after al-kaline pretreatment and the wheat straw was the most difficult．The gas production rate and the methane content of three kinds of straws were obviously different．The dry matter biogas production rate were in order of rice straw ﹥wheat straw ﹥corn straw．Consider of degradation rate ，gas production rate and methane content comprehensively ，the rice straw was the best ，followed by the maize straw and wheat straw．Key words ：crop straw ；dry fermentation ；gas production rate ；degradation rate我国农作物秸秆资源丰富，年产量约为7亿吨左右，近年来，农村户用沼气池和大中型沼气工程采用粪便与秸秆混合原料发酵生产沼气，但国内普遍采用湿发酵工艺，干物质浓度（TS ）一般在6% 12%，目前在实际生产中原料的产气率却不高，且秸秆原料型沼气池的启动时间要比纯粪便型慢5 10天。

高浓度玉米秸秆厌氧发酵产沼气研究

184海峡科技与产业2019年第1期我国是一个农业大国，每年产生大量的农业废弃物，其中农作物秸秆总量约8亿~9亿t 。

农作物秸秆的处理主要以转化为养殖饲料和堆肥还田为主，除此之外还有一大部分未充分利用。

大量未处理的农作物秸秆被随地堆弃和任意焚烧，造成严重的空气污染和土壤污染，在秋冬季节还会引起火灾事故等生态和社会问题[1]。

以农作物秸秆为主要物料进行厌氧消化产生再生能源沼气，不仅可以利用湿法（总固体浓度大约在10%以下）进行厌氧发酵，也可以采用干法（总固体浓度为15%~35%）进行厌氧发酵[2]。

干法厌氧发酵启动性能尽管比不上湿法厌氧发酵，但是它的单位容积产气率较高，发酵过程中需水量小或不需要水，发酵结束后无大量沼液外排，发酵后的处理费用较低。

本文以玉米秸秆为发酵原料，研究同玉米秸秆干物质浓度条件下的厌氧发酵产沼气效果，同时考察发酵过程中有机负荷率与池容产气率，期望寻求合适的玉米秸秆干发酵的物料浓度，为实际沼气工程应用提供参考。

1 材料与方法1.1材料玉米秸秆取自中国农业大学烟台研究院内种植实验基地。

玉米秸秆在地里自然风干，整体呈暗黄色。

实验前，将玉米秸秆剪成小段后放入粉碎机打成3~5 mm 的颗粒，装于透明密封袋中待用。

猪粪水取自烟台市牟平区养猪场，取回后置于4 ℃冷藏室中保存。

接种物取自实验室内正常运行的沼气发酵罐的新鲜出料，该沼气发酵罐运行温度为37 ℃。

1.2试验装置厌氧发酵装置采用自制沼气发酵系统，玻璃厌氧发酵瓶有效容积为400 ml ，用橡胶塞密封，橡胶塞上留有出气口，出气口由塑料管连接集气袋，用于收集沼气。

发酵瓶置于水浴锅（HH-60），发酵过程中保持37℃±1℃恒温。

1.3试验设计采用批次实验分析高浓度玉米秸秆对产甲烷的影响，试验分为4组，原料玉米秸秆TS 浓度分别为10%、15%和20%，以及对照组。

原料和接种物加入到厌氧发酵瓶，充入氮气2 min 后，使发酵瓶内部形成厌氧环境。

不同复合菌剂对玉米秸—猪粪混合原料厌氧发酵产沼气的影响

随着我国农村劳动力的转移和城镇化的迅速发展，农户养殖量大幅度减少，发酵原料已成为沼气发展的重大障碍。国是一个农业大国，有丰富的农业资源。统计，我具据我
国每年农作物秸秆产量在６亿ｔ以上。草、米秆、秆３稻玉麦
包括多株纤维素、质素分解菌以及由霉菌、木细菌和放线菌
５
等多种生物、种组成的一些辅助功能菌［添加后能有效菌３１。
分解秸秆部分纤维素、质素，高后续厌氧转化反应速木提
图１厌氧发酵装置示意图
种秸秆数量一般占秸秆总量的７％以上【目前，５１１。玉米秸秆已成为一种常用的沼气发酵原料。由于玉米秸秆等植物但性原料含有大量难以降解的纤维素、质素等．使沼气发木致酵出现启动慢、气率低等问题［目前秸秆预处理技术较产２１。多，中复合发酵菌剂的处理效果最佳。合酵产沼气对比试验，开寻找一种秸秆预处理的高效生物菌剂，秸秆混合原料发酵产沼气技术的为
ＧＡＮｕｄｎＷＥＩｈ— ｉｇＸＵｅｃｕＪＡＮＧ — ｏＦ — ｉｇｉｑｎＳＴｉ— ｈｎＩＨｕｂ
（ａｇｉｈａｇＡｕｏｏｕｅｉｎＦｒｓｒｓａｃｎｔｕｅＮｎｉｇＧａｇｉ３Ｏ２）ＧｕｎｘｕｎｔｎｍｏｓｇｏｏｅｔＲｅｅｒｈＩｓｔｔ，ａｎｎｕｎｘ５ＯＯＺＲｙｉ

秸秆沼气技术

浅谈秸秆沼气化技术农资1111班郑雨漩201111311131背景自大型联合收割机逐步推广以来，农民处理秸秆的主要途径变为直接在田间燃烧，给大气造成污染，或将其填入地边的沟河，使沟河乌黑发臭，鱼虾绝迹，地下水严重污染，威胁农民的饮水安全。

原因①麦茬高度太大由于机械原因，大型联合收割机作业后的麦茬较高,一般在20cm以上。

②农村大量青壮年外出打工农村约有50%-70%不等的人口外出打工，返乡收麦的农民工希望快速高效的完成麦收，以便尽快返回工地。

③秸秆作为燃料的需求大幅下降农民开始使用煤炭，电炉等其它能源，使秸秆作为燃料的比例大幅下降，同时大量人口外出使得秸秆作为燃料的需求大幅下降。

④农民认识不足农民环保意识差，对燃烧秸秆的危害认识不足。

危害①造成严重的能源浪费小麦秸秆燃烧的热值为 1.3343×10-4KJ/kg，计算中国约3亿亩麦田可产生秸秆，可产生的能量约1.6×10-15KJ相当于4.4×10-11度电，直接焚烧秸秆将造成十分巨大的能源浪费。

②降低了土壤中的养分及有机质含量秸秆中含氮，磷，钾，有机质，燃烧有机质氮磷等元素生成气体会发到大气，仅有少量的钾留在土壤中，使土壤肥力严重降低。

同时秸秆燃烧时杀死了许多土壤中的有益微生物和昆虫，如消化细菌，破坏了农田生态系统，造成土壤板结，造成农业减产。

③烧伤农作物引发火灾秸秆燃烧必不可避免的会将相邻地块中的其它农作物或田边地头的树木烧伤烧死，造成较大的经济损失。

④影响交通秸秆燃烧时，产生大量烟雾，使能见度降低，对公路铁路民航等交通运输部门造成重大影响，并引起了一些交通事故，造成生命财产的损失。

⑤环境污染概念我国不但是一个产粮大国，也是秸秆生产大国，秸秆年产量约7亿吨。

河南省是以生产小麦、玉米、花生、水稻等农作物为主的农业大省，其秸秆资源丰富。

秸秆发酵制沼气就是秸秆有效利用的一种方式，秸秆沼气的发展不但解决了秸秆利用率低的问题，而且提供了廉价清洁能源。

不同作物秸秆热解及其差异性分析

不同作物秸秆热解及其差异性分析摘要：以水稻、小麦、玉米、棉花、油菜5种农作物秸秆为研究对象，采用管式炉对其进行热解实验，探讨热解产气量的差异性。

实验结果表明在5种生物质秸中，油菜秸热解产气率为0.28L/g，热解产物中的CO和比气体含量分别为31.6%和26.3%，原料热值与热解燃气中可燃气体的低位热值分别为12345.84kj/kg和10.51MJ/m3，5项值在5种秸秆中均为最高。

5种秸秆样品的SEM照片显示其表质层分布和筛管结构形状、大小均不相同；样品的C元素含量、O/C原子比率及颗粒结构的差异会影响其热解产气总量与产物中CO气体含量。

引言生物质被视为继煤炭、石油和天然气之后的第四大能源，生物质热解气化可将生物质原料转化为以CO和H2为主的气体燃料[1-2]。

中国农业秸秆类生物质储量丰富，将秸秆类生物质通过热裂解转化为合成气，一方面可将大量农业生物质转化为燃料或工业原料，供工农业使用，所制取的合成气还可进一步生产汽油等燃料油；另一方面可避免大量的生物质资源被废弃或随意焚烧而造成环境污染，变废为宝[3-4]。

因此对生物质能利用技术的开发至关重要，近年的研究也越来越多[5]。

中国生物质热解技术上可行，但热解燃气含量与燃气热值较低[6-7]。

因此，对热解技术进行深入研究，提高生物质热解的燃气热值与可燃气比例，是当前利用热转化技术处理生物质回收燃气的研究重点[8]。

本文以中国5种主要农业秸秆废弃物为研究对象，对其进行热解实验并考察燃气产率、热值与可燃气含量的差异性。

1实验部分1.1样品预处理实验样品来自湖北某农场，由水稻秸、小麦秸、玉米秸、棉花秸和油菜秸组成。

为减少水分含量，秸秆收集后于自然条件下晾晒7d，然后破碎过筛成粒径约为1.25mm，干燥保存待用[9]。

1.2样品分析使用FLASH2000元素分析仪器测定秸秆样品的C、H、O、N、S元素含量；样品的工业分析采用GB/T 28731-2012固体生物质燃料的工业分析方法。

温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响引言1.1 碱预处理条件的确定本研究选取氢氧化钠（NaOH）作为预处理剂，通过对不同浓度的NaOH溶液和不同处理时间的预处理条件进行实验，确定了最佳的碱预处理条件。

实验结果表明，在50℃的温度下，以2%的NaOH溶液进行处理30分钟，能够使玉米秸秆的纤维素和半纤维素的结晶度显著下降，同时不会对生物质造成过多的损伤。

1.2 碱预处理对玉米秸秆结构的影响通过扫描电镜和透射电镜的观察，可以发现经过碱预处理后的玉米秸秆表面更加平滑，孔隙结构更加开放，有利于酶的进一步降解。

X射线衍射分析结果显示经过碱预处理后的玉米秸秆的结晶度明显下降，纤维素和半纤维素的结构发生了明显的变化，更易于酶的作用。

可以得出结论，碱预处理能够有效地改变玉米秸秆的结构，提高其降解利用的效率。

在温和湿热条件下，对经过碱预处理和未经处理的玉米秸秆进行厌氧发酵实验，结果显示经过碱预处理的玉米秸秆在厌氧发酵过程中产气量明显提高，发酵效果明显优于未经处理的生物质。

这是因为碱预处理使得玉米秸秆的纤维素和半纤维素更易于酶解，降解产气的速度加快，发酵效率得到提高。

通过对厌氧发酵过程中乙醇产量的检测，发现经过碱预处理的玉米秸秆在厌氧发酵过程中产酒精的数量明显增加，说明碱预处理能够促进玉米秸秆的碳水化合物向乙醇的转化过程，提高了生物质的能源利用率。

在厌氧发酵过程中产生的有机酸是影响发酵效果的重要指标之一，实验结果显示，经过碱预处理的玉米秸秆在厌氧发酵过程中产酸的数量明显降低，发酵过程更加稳定。

这说明碱预处理能够减少发酵过程中的副产物，提高发酵的效率和稳定性。

结论温和湿热条件下碱预处理能够有效地改变玉米秸秆的结构，提高其降解利用的效率，促进了其在厌氧发酵过程中产气、产酒精的效果，降低了产酸的数量，提高了发酵的稳定性。

温和湿热条件下碱预处理是一种有效的生物质能源预处理方法，具有较高的应用潜力。

随着对生物质能源的需求不断增加，生物质能源的开发利用已成为当前的研究热点。

2023 一轮复习耕地资源与国家粮食安全

●真题研习二
【例2】(2022·湖南卷，17)阅读图文材料，完成下列要求。耕地由种植粮食作物改种非粮食作物的现象，称为种植结构“非粮化”。山东省种植结构“非粮化”率空间差异明显，2019年鲁中南山地丘陵地区明显高于鲁西北平原地区。下图示意山东省山脉水系分布。 (2)近年来，山东省部分经济发达地区种植结构“非粮化” 类型逐渐由棉花、花生、蔬菜向蔬菜、瓜果转变，说明其变化的主要原因。(4分) 答案 (2)经济发达地区对蔬菜、瓜果需求量变大；农户种植蔬菜、瓜果经济效益更高；农业生产技术条件好。解析第(2)题，经济发达地区人口集中，城市化水平高，城市居民对蔬菜、瓜果需求量变大，使得当地农业中“非粮化”类型向蔬菜、瓜果转变，这是市场需求的结果；与种植棉花、花生等作物相比，农户种植蔬菜、瓜果经济效益更高，促使当地 “非粮化”类型逐渐由棉花、花生、蔬菜向蔬菜、瓜果转变；蔬菜、瓜果种植对技术要求相对较高，而经济发达地区的农业生产技术条件好，有利于“非粮化”类型逐渐由棉花、花生、蔬菜向蔬菜、瓜果转变。
●真题研习二
【例2】(2022·湖南卷，17)阅读图文材料，完成下列要求。耕地由种植粮食作物改种非粮食作物的现象，称为种植结构“非粮化”。山东省种植结构“非粮化”率空间差异明显，2019年鲁中南山地丘陵地区明显高于鲁西北平原地区。下图示意山东省山脉水系分布。 (3)为保障粮食安全，请提出防止耕地种植结构“非粮化” 的合理建议。(6分) 答案(3)加大粮食种植补贴力度，提高粮食种植的积极性；推进耕地适度规模经营，增加粮食种植收益；改善粮食生产条件，提升农业科技水平，增强粮食综合生产能力；严格耕地用途管制，确保粮食播种面积稳定。解析第(3)题，种植结构“非粮化”现象的主要原因是种植粮食的经济效益较差，农民种植的积极性不够，因此应加大粮食种植补贴力度，提高粮食种植的积极性；提高种植粮食的经济效益还可以从提高劳动生产率入手，如推进耕地适度规模经营，提高机械化水平，从而增加粮食种植收益；提高种植粮食的经济效益还可以从技术投入入手，如改善粮食生产条件，提升农业科技水平，增强粮食综合生产能力，提高防灾抗灾能力，从而提高农民种植粮食的积极性；还可以通过政策手段抑制种植结构“非粮化”现象，严格耕地用途管制，确保粮食播种面积稳定。

中国主要农作物秸秆资源能源化利用分析评价

1
秸秆资源评价指标体系
本文综合了国内外相关研究结果[6,7]，建立了秸秆资源评价指标体系，主要包括资源量、人均秸秆占有量、资源密度等评价指标。 1.1 秸秆资源量 1.1.1 理论资源量理论资源量是指某一区域秸秆的年总产量，表明理论上该地区每年最大可能生产的秸秆资源量。一般根据农作物产量和草谷比，来大致估算，即：
0
引

言
P
P
i i 1
n
i
（1）
农作物秸秆是生物质能资源的主要来源之一。中国是一个农业大国，具有丰富的秸秆资源。但由于秸秆资源分布比较分散、统计起来比较困难，目前对其分析多数是建立在统计资料基础上，缺乏系统的研究[1-5]。此外，由于没有统一的评价指标，不同的秸秆资源评价工作缺乏可比性。由于秸秆资源总量、品种和分布不清，利用现状不明，影响了国家政策的出台。本文拟通过深入系统的研究，建立秸秆资源评价指标体系，对秸秆进行全面、科学的评价，以获得中国主要农作物秸秆资源总量、种类、分布及利用状况等，为国家制定政策提供参考。
Table 2
分区东北区华北区黄土高原区长江中下游区华南区西南区蒙新区青藏区
表 2 中国秸秆资源区划 Division of crop straw resource in China
区域范围黑龙江、吉林、辽宁北京、天津、河北、河南、山东山西、陕西、甘肃上海、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南福建、广东、广西、海南重庆、四川、贵州、云南内蒙古、宁夏、新疆青海、西藏
3.4
秸秆可收集资源量 2006 年，全国耕种收综合机械化水平达到 39.3%，小麦机收水平达到 76%，稻谷机收水平达到 34%；玉米、大豆、棉花、甘蔗、油菜、马铃薯等作物及牧草生产机械化取得了新进展[16]。笔者在中国农作物主产区对机械收获和人工收获的留茬高度进行了调查，结合秸秆还田等研究文献所提供的秸秆残留量等相关信息，推算秸秆的收集系数，具体见表 3。

沼气能提取甲烷

沼气能提取甲烷沼气主要成分就是甲烷，一个正常使用的沼气池的甲烷含量一般在60%-75%内其余的主要是二氧化碳和氮气及比例很小但腐蚀性很强必须滤除的硫化氢气体，根据沼气池投入的原料不同，发酵工艺，温度，碳氮比，PH值发生变化时，甲烷的含量就会发生变化，实际上低温发酵工艺甲烷含量更多但产量下降。

提取甲烷的工艺并不复杂，需要主要的是去除硫化氢，要求不高一般采用干式脱硫法，成本非常低廉，杂质的主要成分二氧化碳和氮气，根据甲烷需求的纯度不同，设计计划过滤工艺进行过滤。

成本也较容易控制问答：甲烷的临界温度为190.6K(即-82.55℃),所以常温下甲烷不能液化。

想液化甲烷,必须首先将其温度降为低于-82.55℃,经过压缩机再加压，进入冷箱预冷、进过调整碳氮比耿官屯沼气站采用纯秸秆干发酵生产沼气工艺，是把秸秆放到制气罐里，进行高温发酵，产生沼气，其甲烷成分可达８０％以上，并解决了脱硫、下料、挂壁、排渣等多项工艺难题。

由于耿官屯沼气站拥有一些独有的工艺技术，秸秆建成炭粉生产厂沼气组份及净化答：沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。

1，碱石灰洗涤可以除去其中的硫化氢，二氧化碳。

2，通过浓硫酸（不能用盐酸，因为那样引入了氯化氢）除去其中的氨气，还可以作为一种优良的种肥硫酸铵。

3，采用低温挥发法甲烷的分子量只有16，而氮气和一氧化碳差不多都市28，重烃的沸点则比较高，把沼气冷却到低温，让它们先后挥发出来，就可以制备高纯度的甲烷了。

沼气是有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体。

由於这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的，所以人们叫它沼气。

沼气含有多种气体，主要成分是甲烷(CH4)。

沼气细菌分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。

根据沼气发酵过程中各类细菌的作用，沼气细菌可以分为两大类。

第一类细菌叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2)等。

2020年注册环保工程师《专业基础考试》真题及详解

2020年注册环保工程师《专业基础考试》真题及详解单项选择题（共60题，每题2分，每题的备选项中只有一个最符合题意）1．图示等直径弯管，水流通过弯管，从断面A →B →C 流出，断面平均流速关系是（）。

题1图A ．vB ＞v A ＞vC B ．v B ＝v A ＝v C C ．v B ＞v A ＝v CD ．v B ＝v A ＞v C 【答案】B【解析】根据连续性方程：Q ＝v A ×A A ＝v B ×A B ＝v C ×A C 。

等直径弯管，即A A ＝A B ＝A C ，故可得：v A ＝v B ＝v C 。

2．圆管层流中，已知断面最大流速为2m/s ，则过流断面平均流速为（）。

A ．1.41m/s B ．1m/s C ．4m/s D ．2m/s 【答案】B【解析】圆管层流的断面平均流速为最大流速的一半，即max 11m/s 2u u ==。

3．圆柱形外伸管嘴的正常工作条件是（）。

A ．H 0≥9m ，l ＝（3～4）d B ．H 0≤9m ，l ＝（3～4）d C ．H 0≥9m ，l ＞（3～4）d D ．H 0≤9m ，l ＜（3～4）d 【答案】B【解析】管嘴出流的条件应满足：①管嘴长度：l ＝（3～4）d 。

过短则流股收缩后不能及时扩大到整个断面而成非满流流出，如同孔口出流，过长则阻力太大使得流量减小，如同短管出流。

②作用水头H 0＜9.3m ，通常取9m ，即H 0≤9m 。

4．明渠均匀流只能出现在（）。

A ．平坡棱柱形渠道B ．顺坡棱柱形渠道C ．逆坡棱柱形渠道D ．天然河道【答案】B【解析】明渠均匀流的形成条件如下：①水流必须是恒定流动，若为非恒定流，水面波动，流线不可能为平行直线，必然形成非均匀流； ②流量保持不变，沿程没有水流分出或汇入；③渠道必须是长而直的顺坡棱柱形渠道，即底坡i 沿程不变，否则，水体的重力沿水流方向的分力不等于摩擦力；④渠道表面粗糙情况沿程不变，而且没有闸、坝、桥、涵等水工建筑物的局部干扰。