方面 ,随着秸秆还田数量的增加 ,普通脱切机和旋耕
机已不能满足实际需要 ,另外田间管理不到位 ,秸秆
不能充分腐解 ,以致难以被作物吸收利用。秸秆气
化方面 ,我国现行的热解气化技术大都采用空气煤
气制气法 ,所得气的热值较低 ,并且存在焦油问题。
秸秆成型及炭化方面 ,目前对秸秆压缩成型基础理
论研究薄弱 ,无法满足生物质压缩成型设备开发与
研制的需要 ,关键技术难以解决 ,另外 ,对秸秆成型
燃烧理论及燃烧特性研究不够深入 ,先进的秸秆成
型燃烧专用设备少 ,限制了秸秆成型燃料的大量生
产。秸秆饲料化方面 ,我国在秸秆发酵饲料的微生
物菌种及相应的发酵工艺方面、

发酵秸秆饲料对各

类家畜的营养效果方面等 ,都缺乏深入的研究 ,且研
究的领域大都集中在反刍动物。畜禽粪便肥料化利

用方面 ,好氧发酵生产有机肥的过程中排放大量

,既污染了环境 ,又损失了肥力。

3 　沼气干发酵的技术概况

沼气干发酵是指以秸秆、

畜禽粪便等有机废弃

物为原料 (干物质浓度在 20 %以上) ,利用厌氧菌将
其分解为 CH

, CO

, H

S 等气体的发酵工艺。沼气

干发酵由于其发酵原料的干物质浓度高而导致的进
出料难、

传热传质不均匀、

酸中毒等问题 ,是沼气干

发酵的技术难点 ,对此国内外都进行了深入的研究。

我国从 20 世纪 80 年代起开始了户用沼气干发

酵研究 ,取得了一定的成果。叶森等

[9 ]

从 1986 年开

始研究自动排料沼气干发酵装置和相应的半连续干
发酵工艺 ,于 1988 年 8 月通过了由农业部能源环保
局主持的技术鉴定。马云瑞等

[10 ]

研制了分离储气

恒压干发酵池 ,其产气量基本能够满足四口之家一
日两餐 (6 月～10 月) 炊事用能及照明用能 (5 月～l1
月) 。康恒德

[11 ]

发明了小型高效稳压式自动漫渗滤

干发酵沼气池。北京合百意生态能源科技开发有限
公司对沼气干发酵菌种进行了研究 ,研制了预处理
秸秆复合菌剂和低温高效甲烷菌 ,目前正在进行推
广示范

[12 ]

。

我国在 21 世纪初开始了大型沼气干发酵研究 ,

目前还处于小试研究阶段。甘如海

[13 ]

对畜禽粪便

厌氧干发酵处理搅拌反应器进行了研究 ,设计试制
出卧式螺带搅拌发酵罐 ,通过试验得出了操作参数
对发酵产气过程的影响情况 ,确定了最优操作参数。
晏水平

[14 ]

对大中型集约化养殖场畜禽粪便高温厌

氧干发酵处理工程中的罐体加热保温装置进行了研

究 ,其具体研究内容是罐体加热保温装置的选型和
操作参数设计 ,为大型沼气干发酵系统的工程化提
供了一定的基础理论。

国外对沼气干发酵技术的研究比我国早 ,整体

技术水平较我国领先。从 20 世纪 40 年代起 ,德国、
法国和阿尔及利亚就开始运用批量式沼气干发酵技
术。20 世纪 80 年代 ,德国、荷兰、瑞士、布基纳法
索、

尼日尔等国家对沼气干发酵进行了深入的研究。

20 世纪 90 年代 ,德国大量资助新型的间歇式干法
沼气发酵技术的研发 ,在 90 年代末 ,该项工艺和装
备通过了中试 ,并于 2002 年生产出产业化装备 ,投
入实际运行。目前 ,国外的沼气干发酵技术已经成
熟 ,如车库型干发酵系统、

气袋型干发酵系统、

干湿

联合型发酵系统、渗滤液储存桶型干发酵系
统

[15～17 ]

等大型沼气干发酵系统 ,已经投入生产性

应用 ,可进行规模化的沼气生产。

4 　沼气干发酵的工艺条件

4. 1 　原料的 C/ N 比

发酵原料的 C/ N 比 ,是指原料中有机碳素和氮

素含量的比例关系。在沼气发酵过程中 , 由于有

不断生成 ,原料的 C/ N 比是不断下降的 ,因此

进料的 C/ N 比可适当高些。当原料中 N 的含量过
高时 ,高浓度的氨态氮 (NH

2N) 将抑制厌氧发酵 ,在

消化过程中当氨浓度增加到 2000 mg・

- 1

以上时 ,甲

烷产量降低

[18 ]

。目前 ,一般认为沼气干发酵适宜的

C/ N 比为 25～30

[19 ]

。为了保证合适的 C/ N 比 ,需

要对发酵过程的营养物质进行调控。孙国朝等

[19 ]

在干发酵的工艺条件研究中 ,以不同的草粪比 1∶1 ,

2∶

1 进行试验 ,研究结果表明两者的发酵效果均良

好 ,产气效果没有明显区别。邹元良等

[20 ]

选用猪

粪、

麦秸为原料进行原料的配比试验 ,结果表明配比

为 7∶3 或者 6∶4 是比较合适的。Zhang Ruihong

[21 ]

在

试验研究中把 NH

添加到稻草消化液中 ,作为 N 源

的补充 ,以调节发酵原料的碳氮比为 25 左右。

4. 2 　原料的预处理

原料预处理包括物理预处理、

化学预处理和生

物预处理。物理预处理包括切碎、研磨等方法。

Zhang Ruihong

[21 ]

在用稻草为底物的沼气干发酵试验

中 ,采用研磨和切碎两种物理预处理方法处理稻草 ,
研磨比切碎在沼气产量上高出 12. 5 %。L M Pal

mowski 等

[22 ]

研究了有机废弃物厌氧消化时 ,废弃物

颗粒大小对产气效果的影响 ,对于纤维素含量高的

中国沼气

China Biogas

2006 ,24 (4)