课题名称 | 秸秆/畜禽粪厌氧发酵生产沼气研究 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
一、检索目的：专题研究综述及分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
二、课题分析： 我国每年产农作物废弃物秸秆7亿吨以上，禽畜粪便干物质约1.4 亿吨。利用秸秆和禽畜粪便进行厌氧发酵产沼气，可避免这些废弃物污染生态环境。不仅可以从源头上减少焚烧秸秆带来的环境污染问题而且可以产生大量的有机生态肥沼渣，施用沼渣可有效改善土壤理化性状提高土壤肥力减少使用化学肥料带来的环境污染，促进生态农建设。另外通过厌氧发酵可杀死秸秆中的病源卵，避免秸秆直接还田造成的作物病虫害问题。秸秆或禽畜粪厌氧发酵产沼气是农作物秸秆或禽畜粪为原料 ,经过粉碎并添加发酵菌剂做堆沤等预处理后，,加入沼气池进行厌氧发酵来生产沼气和有机肥料。主要是以厌氧消化和生物酶技术为主。厌氧消化反应的主要机理是有机物在厌氧的条件下被微生物分解 ,转化成甲烷和二氧化碳等 ,并合成自身细胞物质的过程。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
三、检索词及检索策略 （一）中文检索词（3-8个） 1.秸秆 2.畜禽粪 3.甲烷 4.沼气 5.厌氧发酵 （二）英文检索词 1.crop straw 2.animal manure 3.biogas 4.methan 5.anaerobic ferment? （三）检索策略（检索式） 1.中文检索式： （秸秆 or 畜禽粪） and （甲烷 or 沼气）and 厌氧发酵 2.英文检索式： （“crop straw” or “animal manure”） and （biogas or methan） and “anaerobic ferment?” | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
四、数据库检索范围 要求：检索以下表格中7种以上学术数据库，并将每一个数据库中检索到的与课题相关的文献篇数填入表中“检索结果（篇）”一栏中。可另行增加数据库检索范围。
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五、检索结果及分析 通过检索，与课题研究相关的文献共17篇，列举其中10篇与课题最为密切的文献如下： [1] 彭美忠，张永军.以畜禽粪便为原料高温厌氧发酵制备沼气的工艺方法[P].中国专利：101358209，2009-02-04 问献1介绍了以畜禽粪便为原料厌氧发酵制备沼气的工艺方法。该工艺方法以畜禽粪便为原料，发酵时加入养殖场常年聚集的粪水或活性污泥，通过高温58℃±1℃，8-30级厌氧发酵。提高了发酵效率，可缩短粪污的降解周期，能彻底的杀灭有害的细菌，保证无害化，而且发酵后的沼渣和沼液可作优质的有机肥料使用，生产中产生的余热可用于发酵供热或厂区保温供暖。 [2] 江南大学.用厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为原料的沼气生产技术[P].中国专利：1769220，2006-05-10 文献2介绍了以厨余物、秸秆、畜禽粪便和活性污泥为原料，采用高固形物沼气发酵反应器技术生产沼气的专利。该发明给出了沼气生产关键技术和高固形物反应器的技术特征：发酵过程中严格的厌氧环境、足够和优良的接种物、必要的发酵温度、适宜的酸碱度、适宜的发酵浓度和碳氢比；发酵菌在发酵物中的繁殖速度保障；有毒有害微生物菌的杀灭；运行稳定的高固形物反应器。该发明对实现沼气生产的低投资、低运行成本、高稳定性和清洁生产具有重要的学术意义和实践价值。 [3] 曲静霞，姜洋，何光设等.农业废弃物干法厌氧发酵技术的研究[J].可再生能源，2004（2）：40-41 文献3介绍了以农业废弃物（秸秆、畜禽粪）为原料采用干法厌氧发酵工艺产沼气的试验研究结果。当发酵温度为(35±1)℃,TS含量为20%,原料滞留期为60d时,平均池容产气率为2L/(L·d),甲烷含量为65%以上。该技术原料配比比较合理，使碳氮比适中；预处理时，将秸秆粉碎与一定量的粪便混合，再加一定量的复合菌，进行好氧预发酵.；发酵过程中定时搅拌.启动时加入大剂量的接种剂。因此该工艺产气率比较高，可以相对缩小发酵装置的容积，进而节省设备的投资及运行费用。 [4] Andrea Schievano. Substituting energy crops with organic wastes and agro-industrial residues for biogas production[J]. Journal of Environmental Management,2009,90(8):2537-2541 文献4介绍了农业和工业废弃物、畜禽粪便和各种有机废物作为能量作物（即秸秆）替代物生产沼气的比较研究。文章比较了几种不同混合物：能量作物和猪粪混合物、农产品加工副产品和残留物、多种固体废物颗粒、橄榄油污泥以及生物柴油副产物取代能量作物的产气率。结果表明，利用猪粪和能量作物混合物产气效率最高。 [5] 杨玉楠，陈亚松. 利用白腐菌生物预处理强化秸秆发酵产甲烷研究[J].农业环境科学学报，2007，（5）：1968-1972 文献5白腐菌对农业固体废物秸秆中的木质素具有较强的降解能力。本文介绍了采用秸秆生物预处理强化产甲烷试验装置，进行了白腐菌对秸杆生物预处理后发酵产甲烷试验的技术。结果表明, 经白腐菌预处理后, 秸秆的结构受到破坏,木质素含量降低,从而大大缩短了厌氧发酵周期,提高了甲烷转化效率。室温下用白腐菌预处理20天、厌氧发酵15天, 甲烷转化率为47.63%, 继续发酵至30天, 甲烷转化率高达58.74%;39℃的温度下预处理10天、发酵5天就可以达到53.3%的甲烷转化率。采用秸秆预处理液作为连续序批式预处理的菌源时,甲烷产量显著下降,预处理液一次转接甲烷转化率为22.6%,二次转接仅为12%,检测分析显示白腐菌难以在后续的批处理中保持优势。 [6] 何荣玉，闫志英，刘晓风等.秸秆干发酵沼气增产研究[J].应用与环境生物学报，2007，（4）：583-585 文献6研究了复合菌剂预处理秸秆和添加沼气发酵促进剂对秸秆干发酵的影响。结果表明,秸秆经菌剂预处理后的产气量比不加菌剂预处理提高29.54%;在菌剂预处理过的秸秆中加入促进剂,其产气量比对照提高35.28%,比单纯菌剂预处理提高4.43%.另外,菌剂预处理过的秸秆的TOC降解率和纤维素降解率分别比对照高136.32%和47.68%;秸秆经菌剂预处理后再添加促进剂的TOC降解率、纤维素降解率分别比对照高169.58%和49.62%,比单纯菌剂预处理高14.07%。 [7] 张婷，杨立，王永泽等.不同接种物厌氧发酵产沼气效果的比较[J].能源工程，2008，（4）：30-33 文献7介绍以水稻秸秆为原料, 严格控制发酵温度(37±1℃)的条件下, 比较了以猪粪、鱼塘污泥, 猪粪和鱼塘污泥(按质量1∶1)的混合物为接种物的产沼气效果。结果表明,猪粪与鱼塘污泥混合物为接种物的平均日产气量、累积产气量和甲烷含量最高(分别为100mL、3309mL和54.7%),鱼塘污泥的各项指标次之(分别为99mL、2974mL和53.2%),猪粪的各项指标最低(91mL、2456mL和52.5%)。以猪粪与污泥混合物为接种物的发酵料液TS、VS降低的程度最大(28.2%、21.7%),鱼塘污泥次之(19.2%、15.4%),猪粪最小(17.2%、13.9%)。添加氨水的各实验组指标大于不添加氨水的各对照组。 [8] 李世密，魏雅洁等.秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气研究[J].可再生能源，2008，（1）：50-54 文献8介绍了以秸秆为主要原料的好氧预处理过程及厌氧干发酵工艺的试验结果。在预处理过程中,加入好氧降解菌种使木质纤维素降解率提高到50%。当发酵温度为(35±2)℃,TS含量为20%,秸秆与猪粪配比为73∶时,原料滞留期为40 d,平均容积产气率为0.8～1 m3/(m3.d),甲烷含量为65%以上。 [9] 中国科学院生态环境研究中心.秸秆类农业固体废弃物产甲烷处理工艺和装置[P].中国专利：1461808，2003-12-17 文献9 秸秆类农业固体废弃物的处理与处置方法一般是采用直接厌氧发酵的方法，存在着处理时间长及秸秆的厌氧发酵产甲烷转化率低的缺点。该发明介绍了以秸秆类农业固体废弃物为原料,在好氧条件下先利用高效木质素降解菌对该类固体废弃物进行预处理，将秸秆中的大分子难降解物质如木质素、纤维素、半纤维素等降解为小分子的容易生物降解的物质，然后再利用常规的厌氧生物处理法对秸秆进行进一步处理的工艺。高效木质素降解菌由自然界中筛选得到，与原工艺相比该发明的方法具有处理时间短，转化率高、效果稳定等优点，具有较好的应用前景。 [10] 卢怡.畜禽粪便、农作物秸秆发酵产氢潜力的研究[D].昆明：云南师范大学，2004 文献10该专利选取了农业生产中常见的10种有机废弃物：稻草、玉米秆、小麦秆、大麦秆、蚕豆秆、黄豆秆等秸秆以及猪粪、牛粪、鸡粪、马粪等粪便作为原料，采用批量发酵工艺，通过控制发酵料液的pH值在适宜范围内, 进行了厌氧发酵产氢的研究。实验结果表明，在厌氧条件下，采用批量发酵，控制发酵温度为25℃左右，以农作物秸秆、畜禽粪便作为原料， 利用沼气发酵后的厌氧活性污泥作为天然产氢菌种来源, 以乳酸调控发酵料液pH值在4.5~5.5之间，可以产生氢气。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
六、课题研究探索及结论 （一）该课题当前研究状况（至少200字） 利用农业废弃物，主要为秸秆或畜禽粪生产沼气，目前多采用高温、高固形物的干式厌氧发酵方式。研究表明，原料的碳氢比例、发酵菌剂的预处理、发酵浓度等是影响沼气产率的主要因素。因此，为提高沼气的产量，有些工艺将原料利用好氧发酵进行预处理后再厌氧发酵，有些工艺将秸秆和畜禽粪混合作为原料。 （二）该课题的发展趋势（至少300字） 利用生物质废弃物生产可再生清洁能源，是当今世界一大热点研究领域。有关厌氧发酵法，秸秆或畜禽粪生产沼气的研究，现在趋向于利用更多原料：如畜禽粪和污泥组成混合接种物，厌氧发酵秸秆。最近，该研究领域已有部分研究将着眼点放在以农作物秸秆、畜禽粪便作为原料，利用沼气发酵后的厌氧活性污泥作为天然产氢菌种来源，进一步生产氢气。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
本文发布于:2024-09-22 01:30:12，感谢您对本站的认可！
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