基于玉米秸稈為原料的特大型CSTR沼氣工程啟動(dòng)與運(yùn)行研究.pdf

1、環(huán)境污染和清潔能源危機(jī)已經(jīng)成為限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要障礙之一，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物類生物質(zhì)資源豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)年產(chǎn)量約7.5億噸，可收集并被厭氧轉(zhuǎn)化為沼氣的量約1.4億噸左右，可產(chǎn)生生物天然氣210億m3，約占2017年全國(guó)天然氣消耗量的9.1％。再加上養(yǎng)殖糞污、城市污泥、餐廚垃圾、工業(yè)有機(jī)廢棄物等，可被利用并生產(chǎn)為沼氣或生物天然氣的資源量巨大。近十年來(lái)，中央投資400多億人民幣支持沼氣工程建設(shè)，但許多沼氣工程啟動(dòng)速度慢、原料利用率低

2、等問(wèn)題限制了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。本文研究了以玉米秸稈為原料特大型CSTR-沼氣工程的啟動(dòng)與運(yùn)行。主要得到以下結(jié)論:
　　1．以沼液、牛糞和污泥為接種物，采用濃度梯度法和連續(xù)膨脹法，研究如何快速啟動(dòng)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)。結(jié)果表明，在接種量為10gTS·L-1的條件下，濃度梯度法和連續(xù)膨脹法都可實(shí)現(xiàn)厭氧消化系統(tǒng)的啟動(dòng)，但濃度梯度法優(yōu)于連續(xù)膨脹法，不僅可以避免酸化現(xiàn)象，而且更節(jié)省時(shí)間。采用沼液和牛糞為混合接種物優(yōu)于單純沼液、牛糞和污泥，在有機(jī)負(fù)荷

3、為80gTS·L-1時(shí)，容積產(chǎn)氣率比其他接種物啟動(dòng)的反應(yīng)器提高4.5％-16.3％，而且系統(tǒng)穩(wěn)定較強(qiáng)。
　　2．利用濃度梯度法啟動(dòng)特大型CSTR沼氣工程。結(jié)果表明，該方式方式更適合特大型CSTR沼氣工程的啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程厭氧消化系統(tǒng)較穩(wěn)定且安全可靠，啟動(dòng)時(shí)接種物越多、啟動(dòng)越快。
　　3．對(duì)以玉米秸稈為原料，研究特大型CSTR沼氣工程運(yùn)行過(guò)程。結(jié)果表明，在月平均OLR為0.38-2.78KgTS·(m3·d)-1的條件下，厭氧發(fā)

4、酵系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，月平均pH值在7.1-7.4范圍之間、月平均甲烷含量在50.7％-55.6％范圍之間，氨氮和堿度均在合理閾值范圍內(nèi)。對(duì)所有運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析得知，TS濃度和pH越高、甲烷含量越高;TS濃度越高氨氮越容易積累、同時(shí)堿度也越高、系統(tǒng)緩沖能力也越強(qiáng)。當(dāng)OLR為2.78KgTS·(m3·d)-1、TS濃度為12％、HRT為43d時(shí)，厭氧發(fā)酵性能良好，此時(shí)發(fā)酵罐內(nèi)pH為7.2、容積產(chǎn)氣率為1.03m3·(m3