粉碎預處理對秸稈沼氣發(fā)酵浮渣形成的影響研究.pdf

1、以農(nóng)作物秸稈為代表的纖維類原料密度小且不易分解，在沼氣發(fā)酵液中容易上浮結(jié)殼，嚴重限制了其沼氣化利用效率。本文基于現(xiàn)有的秸稈沼氣工程的發(fā)酵工藝，以我國三大農(nóng)作物——水稻、小麥和玉米秸稈為發(fā)酵原料，采用機械預處理的方法使秸稈原料分別達到5cm、2cm和過篩10目三個粒度后，在自行設計有效容積為22 L有機玻璃發(fā)酵罐內(nèi)，進行中溫批式沼氣發(fā)酵實驗（發(fā)酵溫度:35±1℃;發(fā)酵TS濃度:4.2％;發(fā)酵周期:60d），研究其沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣性能、結(jié)殼層物

2、理特性和破殼強度，并根據(jù)試驗結(jié)果對秸稈沼氣工程破殼能耗進行分析，得出三種秸稈凈能輸出最大的發(fā)酵粒度，以提高工程運行效率。其試驗的主要結(jié)論如下:
　　(1)在產(chǎn)氣性能方面，三種秸稈的不同粒度實驗表明，粒度越小，產(chǎn)氣效果越好。當粒度分別為5cm、2cm和過篩10目時，水稻秸稈產(chǎn)氣率分別為382.42 ml/g TS、413.34 ml/g TS和483.35ml/gTS，平均甲烷含量分別為52.68％、53.45％和54.88％;小麥

3、秸稈產(chǎn)氣率分別為377.25 ml/g TS、398.14 ml/g TS和431.04ml/g TS，平均甲烷含量分別為58.00％、58.10％和59.53％;玉米秸稈產(chǎn)氣率分別為416.28 ml/g TS、509.53ml/g TS和529.10ml/g TS，平均甲烷含量分別為58.40％、58.34％和58.42％。
　　(2)在結(jié)殼層特性方面，三種粒度秸稈都呈現(xiàn)粒度越小，結(jié)殼層密度越大，但結(jié)殼層厚度和失水層厚度都越小

4、，最終，破殼強度越小。當秸稈粒度為5cm、2cm和過篩10目時，水稻秸稈結(jié)殼層最終密度分別為54.84g/L、62.67g/L和99.71g/L，但結(jié)殼層最終厚度分別為20cm、17.5cm和11cm，結(jié)殼層失水層最終厚度分別為10cm、6cm和1cm，最終，破殼強度分別為3.14kPa、2.10kPa和1.24kPa;小麥秸稈結(jié)殼層最終密度分別為51.40g/L、61.39g/L和105.25g/L，但結(jié)殼層最終厚度分別為21.5cm

5、、18cm和10.5cm，結(jié)殼層失水層最終厚度分別為10cm、6cm和1cm，最終，破殼強度分別為3.20kPa、2.17kPa和1.27kPa;玉米秸稈結(jié)殼層最終密度分別為59.43g/L、75.27g/L和112.91g/L，但結(jié)殼層最終厚度分別為19cm、15cm和10cm，結(jié)殼層失水層最終厚度分別為10cm、8cm和2.5cm，最終，破殼強度分別為1.90kPa、1.08kPa和0.81kPa。
　　(3)對不同粒徑秸稈的

6、結(jié)殼層最低處、發(fā)酵液水位線處以及最頂處進行掃描電鏡(SEM)發(fā)現(xiàn):三種秸稈浮渣下部分解程度最大，厭氧消化最充分，而上部分解最弱，幾乎不分解，中部分解程度居于以上兩者之間，表明結(jié)殼層的形成會直接導致發(fā)酵原料的失水，影響秸稈的分解。
　　(4)以發(fā)酵容積為500m3的秸稈沼氣工程為例，分別采用粒度為5cm、2cm和過篩10目水稻、小麥和玉米秸稈為發(fā)酵原料，以30天為發(fā)酵周期，參照上述試驗中原料產(chǎn)氣率、破殼強度值，并根據(jù)不同粒徑秸稈的機