微好氧预升温序批式干发酵装置设计与应用

郭占斌 衣 蕊,2 赵立欣 冯 晶 叶炳南 于佳动

(1.黑龙江八一农垦大学工程学院， 大庆 163319; 2.农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所， 北京 100125;3.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所， 北京 100081；4.农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室， 北京 100125)

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干法厌氧发酵是一种进料含固率大于或等于15%的高含固率厌氧发酵沼气生产技术，是有机固体废弃物高效处理、生产清洁能源、减排固碳的重要方式之一[1-2]。该技术在欧盟国家已得到广泛应用[3-6]。在我国，沼气工程90%以上建设在农村地区，秸秆、畜禽粪便是主要原料来源，传统的沼气工程(CSTR技术)发酵过程存在物料结壳、分层、搅拌不均匀等问题[7]。而序批式厌氧干发酵技术进出料及运行过程操作简单且无需安装物料搅拌装置，在处理农业固体废弃物清洁转化能源方面具备优势并引起了广泛关注[8]。然而，对于含纤维原料的序批式厌氧干发酵技术的研究正处于发酵机制探索和工艺优化等基础阶段，缺少一体化技术装备的开发与设计，工艺与装备的匹配及稳定性仍需进一步提升[9]。

近年来，围绕提升厌氧干发酵效率的探索取得了明显进展。在工艺调控研究方面，沼渣返混比例、接种方式、物料配比、喷淋频率等因素调控成为研究热点，文献[10]探明了秸秆占比高和牛粪占比高的情况下存在不同的喷淋-接种物复合调控策略，产甲烷速率提升20.4%～121.3%。文献[11]采用分层接种、沼渣返混等调控方式将干法厌氧发酵容积产气效率提升至1.6 L/(L·d)，并揭示了微生物间的协同作用关系，预测出嗜氢产甲烷代谢有助于提高厌氧干发酵中间产物(有机酸)的转化效率。……