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(B)四大类沼气发酵原料,产气特性及原料产气率整表汇总,
欢迎收藏!
理论上,绝大部分有机物都可以作为沼气发酵原料,沼气发酵原
料一般可分为四大类:农业类发酵原料、工业类发酵原料、市政废弃
物类发酵原料和水生植物废弃物发酵原料。本期对这四大类沼气发酵
原料产气特性及原料产气率进行了整表汇总,方便大家随时对照查看,
欢迎收藏~
(注:FM:鲜重;TS:总固体;VS:挥发性固体)
畜禽粪污
表1、畜禽粪污原料特性及原料产气率
数据来源:《沼气工程》
畜禽粪便作为沼气发酵的原料有许多优势:
①碳氮比一般在15:1~30:1,十分适合厌氧微生物的生长。
②具有较高的缓冲能力,能应对不严重的酸化现象。
③一些畜禽粪便(如牛粪、鹿粪)中含有瘤胃微生物,可以为沼气
发酵体系补充沼气发酵菌种。
然而,畜禽粪污作为沼气发酵原料也有一些限制因素:
①畜禽粪污体积大、干物质含量比较低,鲜粪一般小于30%,
冲洗污水低于3%,所以单位体积原料的沼气产量比较低,原料或沼液
的运输成本较高。
②饲料中重金属和抗生素的添加量日趋加大,重金属和抗生素
会影响沼气发酵过程以及沼渣、沼液的处理和还田利用。
③畜禽粪污中氮的含量较高,容易造成沼气发酵体系氨抑制。
为解决上述问题,通常将畜禽粪污和易降解种植业废弃物混合发
酵,畜禽冲洗污水可以用于稀释其他发酵原料,相对于畜禽粪污原料
单一发酵,混合发酵体系更加稳定。
不同种类的畜禽粪便,具有不同的理化特性,会影响沼气工程的
效率和稳定性。在沼气工程设计时,需要特别注意:
①牛粪中草较多,沉淀物较少,浮渣量多于沉渣量。奶牛粪含
砂量还比较高,要注意除砂。
②猪粪中草和沉淀物都比较多,沉渣量多于浮渣量,由于冲洗
污水量较大,所以猪场粪污水量大,浓度低,升温困难,冬季产气少。
③鸡粪中含有羽毛、砂石,发酵过程中沉渣较为结实。另外,
不同于奶牛粪中的砂,鸡粪中的砂石包裹于有机物中,所以对砂的去
除更为困难。
④羊粪和兔粪中含草较多,呈颗粒状,需要在预处理阶段设置
泡粪池,使其中的有机物尽可能溶于料液中。
农作物秸秆
表2、农作物秸秆原料特性及原料产气率
数据来源:《沼气工程》
相对于畜禽粪便,农作物秸秆干物质含量高,单位鲜重的沼气产
气率高,对原料和沼渣的运输也较为容易。根据秸秆的贮藏方式不同,
秸秆可分为青贮秸秆和黄贮秸秆。青贮是将收获的作物秸秆切碎,在
无氧条件下,通过微生物的发酵产酸作用降低pH而使秸秆得以保存的
方法。青贮秸秆含水率较高,通常在65%~75%,有机物损失较小。
黄贮是将收获的作物自然风干而贮藏秸秆的方法,黄贮秸秆含水率低,
是我国秸秆主要的贮藏方式。目前我国大部分秸秆沼气工程采用黄贮
秸秆作为沼气发酵的原料,而欧洲的沼气工程则基本采用青贮秸秆或
青贮秸秆与其他原料混合作为沼气发酵的原料。
但是,农作物秸秆直接作为沼气发酵原料也有一些缺点:
①秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素,在沼气发酵
体系中,纤维素和半纤维素的降解需要较长时间,木质素基本不降解,
所以,通常需要对秸秆发酵原料采用物理、化学或生物的方法进行预
处理,这样就会增加沼气工程的建设和运行成本。
②秸秆原料的碳氮比较高,一般在50以上,不适宜沼气发酵微
生物的正常生长,所以纯秸秆沼气工程的启动时间较长。
③规模较大的沼气工程,需要原料多,秸秆收集半径大,收贮
的成本高。
④由于长纤维和木质素的存在,在沼气发酵过程中容易产生浮
渣,进料和出料比较困难。
能源作物
表3、能源作物原料特性及原料产气率
数据来源:《沼气工程》
沼气工程运行实践证明,大部分能源作物都适合作为沼气发酵原
料,能源作物的沼气利用方式主要是与畜禽粪便混合发酵,优点是混
合后原料碳氮比更利于沼气发酵微生物的生长,而且产气率也有提高。
其中包括玉米、青草、谷物、甜菜、马铃薯和向日葵等。
将能源作物作为沼气发酵原料,也需要其他一些技术支撑,例如,
作物收集技术、预处理技术
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