几种生物质原料厌氧发酵制取沼气能量转换效率的比较.docx

几种生物质原料厌氧发酵制取沼气能量转 换效率的比较 PaperScienceamp;Technology2009Vo 1.28No.3 几种生物质原料厌氧发酵制取沼气 能量转换效率的比较 张庭婷李嘉薇王双飞 (1 ?广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004; 2?广西大学化学化工学院，广西南宁530004) 摘耍:本文以木薯秆为原料，采用批量单相厌氧发酵的工艺,初步探讨了影响木薯 秆厌氧发酵的因素，同时在研 究了几种不同生物质原料厌氧发酵制取沼气的基础上，分析了原料的热值，理论沼 气转化率及实际沼气转换率，并 比较了直接燃烧与制取沼气的有效热值，及木薯秆固液分离发酵与混合发酵的有 效热值.结果表明，木薯秆原料 尺寸为60— 100 R,pH值保持中性,温度为37°C,污泥加入量占有效池容的20%? 40%为宜.几种原料制取沼气 比直接燃烧的有效热值均高出1倍以上，且木薯秆经固液分离后发酵产沼气的有 效热值比混合发酵高出三分之一 以上. 关键词:生物质;厌氧发酵;沼气;固液分离;有效热值 屮图分类号:TK6文献标识码:A文章编号:1671 —4571 (2009)03-0036-06 1引言2试验及方法 目前，现代社会赖以牛存与发展的化石能源正 H渐枯竭，已成为制约未来社会发展的潜在危机，开 发清洁可再生生物质能是解决能源危机，减少环境 污染，走可持续发展道路的重要途径利用生 物质资源生产的生物质能目前居世界能源消费总量 第四位，仅次于煤炭，石油，天然气?至今，世界上仍 有15亿以上的人口以生物质作为生活能源…?有 人预测，可再生性能源到2010年将占到我国能源 利用总量的5%到8%,到2020年将会达到10%到 15%. 我国是一个能源短缺的国家，也是生物质资源 大国.其屮，作物秸秆年产量约为7亿t左右，列世 界之首?但大多数农作物秸秆都被用以焚烧，还 田或乱堆放】，只有少部分用作饲料，工业使用， 不但造成利用率的低下，还增加了环境污染?因此， 用秸秆进行厌氧发酵制取沼气是一个生产高甜位清 洁能源的过程.本文就是在几种不同生物质原料厌 氧发酵制取沼气的基础上，研究该过程的能量转换 率，为沼气发酵提供依据. 2」原料与装置 2.1.1实验原料 木薯秆:取自广西扶绥，玉米秸秆，香蕉树及芭 蕉树:均取自南宁郊区，各种原料均风干粉碎后备 用?接种物:木实验采用的厌氧颗粒污泥取自南宁 糖业股份有限公司制糖造纸厂?该污泥为南糖废水 处理UMAR反应器中底部的污泥，其中含有大量的 产甲烷细菌?沼液:本实验采用的沼液为厌氧污泥 的上层清液. 几种不同牛物质原料的元素分析结果见表1. 表1儿种不同生物质原料的元素分析结果（以干燥基 计） 2.1.2实验装置与仪器 作者简介:张庭婷，女，硕士研究生，主要从事可再生资源的利用方面的研究. 《造纸科学与技术》2009年第28卷第3期 实验装置为自制的发酵装置，由250ml rfn.清瓶 （发酵瓶）,1000ml锥形瓶（排水瓶）及量筒（读取产 气量）组成. 恒温水浴锅发酵瓶排水瓶量简 图1实验简易装置图 2.2实验方法 称取一定量的原料与厌氧污泥混合，调节pH 值至7左右,连接实验装置，控制发酵温度为37o【二, 每天早上9:00记录产气量，每2天测定一次甲烷含 量. 2.3测定方法 总固体含量（TS）和挥发性固体含量（VS）的测 定方法:常规烘干法］.原料元素成分分析:德国 Elementa-varioEL元素分析仪.弹筒热值:恒温氧 弹式热量计GR3500型.PH值:采用精密pH试 纸（范围为5.7?8.5）测定.气体的计量:采用排饱 和食盐水法收集气体，每日定吋用量筒测量水的体 积记为产气量?甲烷成分测定的，启动后每隔3天 测定甲烷的含量,经过实验过程中的测定发现，木薯 秆产沼气的平均甲烷含量为（66 ±6）%. 3结果与讨论 3.1木薯秆厌氧发酵的影响因素 3.I.I木薯秆破碎程度对厌氧发酵的影响 将粉碎后的木薯秆过筛，得到4种不同规格 （gt;40 目;40?60 i;60—100 目;lt;100 目）的木薯 秆，分别取一定量的木薯秆与厌氧污泥一起发酵，调 节pH值保持在中性，可控恒温水浴锅控制发酵温 度为37°C. 1200 叠 1000 80o 600 400 2o0 0 0246810J214 时间/fl 图2木薯秆破碎程度对发酵的影响 表2发酵前后料液TS,VS,pH值的变化 发酵液 发酵前 TS/%VS/%pH 发酵后 TS/%VS/%pH l#(gt;40 i )4.433.617.523.803.117.36 2#(40?60 目)2.542.067.481.931.287.34 3 撑(60?100 @)3.873.197.461.772.817.31 4#(lt;