几种生物质原料厌氧发酵制取沼气能量转换效率的比较

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1、几种生物质原料厌氧发酵制取沼气能量转换效率的比较PaperScience&Technology2009Vo1.28No.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

2、混合发酵的有效热值.结果表明，木薯秆原料尺寸为60—100R,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)03-0036-061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

3、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

4、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

5、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250mlrfn.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

6、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（>40目;40〜60i;60—100目;<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°

7、C.1200叠100080o6004002o000246810J214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/%pHl#(>40i)4.433.617.523.803.117.362#(40〜60目)2.542.067.481.931.287.343撑(60〜100@)3.873.197.461.772.817.314#(<100目)5.594.507.484.053.367.33从图2中可以看出，当木薯秆尺寸为60〜100R时，其累计产气量最高，

8、达到248.9mL/g干物质.尺寸<10001］寸次之，为220.9mL/g干物质,40〜60目时累计