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第 30 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.17 2014 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2014 243 切割稻秸发酵产沼气性能影响因素优化 罗 涛 1,2，施国中 2，梅自力 2，申禄坤 2，熊 霞 2，龙恩深 1,2※ （1. 四川大学建筑与环境学院，成都 610065； 2. 农业部沼气科学研究所，成都 610041） 摘 要：为了替代秸秆沼气湿式发酵的需进行粉碎预处理，探索切割颗粒秸秆的发酵工艺，简化工程操作流程， 降低能耗。该文以稻秸为研究对象，研究发酵温度、发酵液浓度、稻秸粒度和堆沤时间对产气性能的影响，并进 行试验验证。结果表明：温度与原料挥发性固体（volatile solid, VS）产气率的相关性显著（P＜0.01），最优组合 为：40℃、堆沤 2 d、粒度 1 cm、总固体（total solid，TS）质量分数为 8%，最优组合 VS 产气率为 385.9 mL/g； 40℃厌氧消化产沼气的速率快，各试验组前 20 d 累积产气量都达到总产气量的 73%以上；正交试验中，40℃试验 组均有发酵液温度高于水浴锅现象，以及生化培养箱验证试验组发酵液温度高于对照，2 种现象说明水稻秸秆厌 氧消化可能有少量放热。研究结果为秸秆沼气工程发酵工艺改进和运行提供参考。 关键词：秸秆；厌氧消化；沼气；沼气工程；温度；放热 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.17.031 中图分类号：S216.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-17-0243-07 罗 涛，施国中，梅自力，等. 切割稻秸发酵产沼气性能影响因素优化[J]. 农业工程学报，2014，30(17)：243－249. Luo Tao, Shi Guozhong, Mei Zili, et al. Optimization on influencing factors of rice chopped straw anaerobic digestion[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(17): 243－249. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 秸秆沼气工程湿法发酵一般需经粉碎等预处 理以加快分解，增加了运行能耗和成本[1-2]。虽然生 物法和化学法可提高分解速度，但操作工艺复杂， 对设备条件和操作人员水平要求高，在农村推广难 度大，实际操作中应用较少[3-4]。改变粉碎预处理工 艺为直接切割，提高秸秆发酵粒度，可有效降低预 处理成本。 2010 年稻秸占全国秸秆理论资源量的 25.1%， 是秸秆沼气工程的主要发酵原料[5]。与此同时，国 家正在大力发展水稻机械化收割，可利用收割机械 实现秸秆的切割预处理作业，同时也解决了原料收 集难的问题[6-8]。研究切割稻秸发酵因素，优化发酵 工艺，简化操作流程，可减少能耗，符合秸秆沼气 化高效利用的要求[9]。 影响发酵因素较多，单一因素研究较深入，如： 粒度大于 1 cm，粒度越小有利于产气；堆沤可提高可 收稿日期：2014-01-26 修订日期：2014-07-18 基金项目：国家国际科技合作专项（2011DFA62850）；四川省科技计划 项目（2013GZ0107） 作者简介：罗 涛（1986－），男，四川乐山人，博士生，主要从事生 物质能源开发及利用研究。成都 四川大学建筑与环境学院，610065。 Email:163.com ※通信作者：龙恩深（1964－），男，四川安岳人，教授，博士生导师， 主要从事可再生能源开发与人居环境研究。成都 四川大学建筑与环境 学院，610065。Email: longes2@163.com 溶物质含量，同时释放大量热量，促进沼气发酵[10-15]。 研究针对切割秸秆多因素研究报道较少，以稻秸为 研究对象，结合主要工程运行指标：发酵温度、发 酵