秸秆厌氧消化的能源转化技术_唐微.pdf

秸秆厌氧消化的能源转化技术唐微伍钧杨刚李红霞(四川农业大学资源环境学院,四川推安62501 4)【摘要】秸秆含有丰富的有机质,将其转化为沼气可以实现秸秆能源化。本文着重介绍了秸秆厌氧消化制沼气的影响因素、处理工艺、优缺点及其国内外研究现状,并分析了沼气的能源化利用方式和秸秆厌氧消化的效益,表明其具有广阔的应用前景。【关键词】厌氧消化秸秆沼气T heEn ergyCon v er sionT eehnologyofAnaer ebieDigestionf orStr awsTANGW七i,WU Ju n,Y AN G Ga ng,L lHo ng一xia(C Ol legeofResou re esand Envir onmentSiehu angAgriculturalUniversity,Y a,anSiehua ng62 5014;China)Abst r aet:Stra wsa rer ieh i nor ganiematter,whieheanbeehangedintob iogas5 0astor ea l izeutilizingstrawsas ener gy.h i f lueneing f actors,treatmentPr ocess,advantagesa nddisadva ntages,andresea rehstatusathomea nda broadwereem Phatieal lyintrodueedinthear tic le,usingmethodsof bioga sasenergya ndef f iciencyofa naero biedigestionf orstra wswa salsobea na l ysised,whiehshowedthat therea ree xte nsiv e aPPlieationPr osPects ofa naerobiedigestionf orstr aws.K eywords:an a erob iedigestion:stra w;b iogas我国是农业大国,每年产生大量秸秆,若不合理利用将会造成大量的资源浪费,同时,被废弃和焚烧的秸秆可产生污水、浓烟等,对农村生活用水、大气、土壤等均会造成污染,使农村生活环境质量下降,农民居住环境卫生条件恶化,农业环境污染加剧,直接危及广大农民群众身心健康。如果能利用现代技术将作物秸秆转化为高效、洁净、方便的高品位能源,对减少秸秆资源的浪费和减轻环境污染,缓解我 国常规能源紧张状况,替代耗竭性资源投入,促进社会经济的可持续发展和生态环境的改善等都具有重要意义。我国秸秆的产生、利用现状及秸秆的成分组成Ll我国秸秆的产生、利用现状我国秸秆的年产量约有7.9x 10”t l。每年都产生大量的稻草、玉米秆、小麦秸、甘薯蔓、大豆秸、甘蔗秸、高粱秸等。其中有5 0%以上的秸秆资源集中在四少l、河南、山东、河北、江苏、湖南、湖北、浙江等9省,西北地区和其它省份秸秆资源分布量较少1 2,3。稻草主要在长江以南的诸多省份,而小麦和玉米秸秆分布在黄河与长江流域之间,以及黑龙江和吉林等省份 s J。我国秸秆的利用方式主要有4种:作燃料、作饲料、作肥料、作工业原料。而作为能源使用的秸秆主要以效率较低的直接燃烧的方式进行利用,甚至是遗弃在田间或直接焚烧【,。据统计,农作物秸秆中含有大量的碳,约4 0%l5 1,直接焚烧不仅污染环境,还造成能源的极大浪费。如果能将其转化为清洁的可再生生物质能源,则既可以达到减少农业固体废弃物的目的,又节约能源,是利国利民的好途径。目前,作物秸秆能源转化技术大体可分为直接燃烧技术、热解气化技术、液化技术、厌氧消化技术、乙醇化技术、固化技术和炭化技术等八种 6 1。厌氧消化以其技术较成熟、处理相对简单和成本较低等优势而倍受青睐。L Z秸秆的成分组成秸秆主要 由成熟植物的茎秆和叶构成,只含有少量易于消化的碳水化合物、粗蛋白、脂肪等,而较多的则是植物的细胞壁物质,因此含有大量的粗纤维和无氮浸出物,也含有粗蛋白、粗脂肪、灰分和少量其它的成分。不同的秸秆,其组成物质的含量也不 同 z,如表1所示。植物细胞壁包含的纤维素和半纤维素较易被生物降解,木质素除本身难以分解外,还能阻碍纤维素分解菌的作用,使得秸秆难以被生物分解利用I=J。秸秆中木质素含量越高,其消化能力和代谢能力越低。表1秸秆的成分组成(干物质%)秸秸秆秆水分分粗蛋白白粗脂肪肪粗纤维维无氮浸出物物粗灰分分钙钙磷磷稻稻草草6 6 63.8 8 80.8 8 832.9 9 941.8 8 814.7 7 70.15 5 50.18 8 8小小麦秸秸13.5 5 52.7 7 71.1 1 13 7 7 735.9 9 99.8 8 8 8 8 8 8玉玉米秸秸5.5 5 55.7 7 71.6 6 629.3 3 351 3 3 36石石微量量微量量谷谷草草13.5 5 53.1 1 11.4 4 435.6 6 637.9 9 98.5 5 5 5 5 5 5大大麦秸秸12.9 9 96.4 4 41.6 6 633.4 4 437.8 8 87.9 9 90.18 8 80.02 2 2燕燕麦秸秸9 9 95.3 3 33.4 4 431 1 139.6 6 611.7 7 7 7 7 7 7大大豆秸秸6.8 8 88.9 9 91.6 6 639.8 8 834.7 7 78.2 2 20.87 7 70.05 5 52.秸秆厌氧俏化的原理厌氧消化是有机物质在厌氧条件下被多种微生物分解转化的过程,一般参与沼气发酵的微生物分为三类:发酵细菌、产氢产乙酸菌、甲烷菌。相应地,将沼气发酵的生化过程分为三个阶段 v,8:水解阶段,由多种厌氧或兼性厌氧的水解性或发酵性细菌把纤维素、淀粉等糖类水解成单糖,并进而形成丙酮酸,把蛋白质水解成氨基酸,并进而形成有机酸和氨,把脂类水解成甘油和脂肪酸,并进而形成丙酸、乙酸、丁酸、HZ和COZ;产酸阶段(厌氧消化过程):由厌氧的产氢产乙酸细菌群把水解阶段产生的各种有机酸分解成乙酸、H:和COZ、硫化物和能量,并形成细胞物质,其中乙酸约占80%;产甲烷阶段:由严格厌氧的产甲烷菌群利用一碳化合物(c 02、甲醇、甲酸、甲基胺或Co)、二碳化合物(乙酸)和H:产生甲烷的过程。3.秸秆厌氧消化技术的国内外研究现状3.1作物秸秆厌氧消化技术国内研究现状我国从7 0年代开始进行沼气利用及工艺的研究并进行推广,技术水平较先进。我国的厌氧消化工艺有户用小型厌氧消化池和大中型厌氧消化池两类。大型中温厌氧消化秸秆气化装置虽然投资较高,但其运行稳定,运行周期长,装置使用寿命长,操作人员配备较少,便于集中管理。文献表明 z 1,在山东泰安正建造我国第一个大规模利用秸秆生产沼气的示范项目。该系统由5个反应器组成,总工作体积为2 50 m3,年处理秸秆能力14 40kg,年产气量4 8万吨以上,可供给一个行政村8 0个农户做饭之用。周岭等 0 进行了用单相厌氧消化系统对浸泡预处理的秸秆进行消化试验,研究了反应过程中挥发性脂肪酸(VF A)、pH、C OD及产气量的变化规律。试验结果表明:当TS二4 1.8%时,浸泡时间不同,产酸峰值来临期基本相同,浸泡1 5天秸秆平均产气量为7 1.4 mUd,COD去除率6 1.3%。3.2作物秸秆厌氧消化技术国外研究现状R.H.z ha ng使用一种高效厌氧消化系统 l 0,即A Ps消化系统把稻草转化为生物气。这种厌氧消化系统比较稳定,设计较为合理,是一种高效的固体废物消化装置。此系统中,把NH3添加到稻草消化液中,作为N源的补充。在稻草进行中温3 5厌氧消化前,他们尝试使用物理(机械)、加热和化学(氨水)预处理。在秸秆切成1 0mm、1 1。下热处理和2%氨水化学预处理后,0.471 9“vs一负荷率下,其产气量高于未经任何预处理秸秆厌氧消化产气量的1 7.5%。H.w.Y u开发了小规模两段生物发酵系统 l,该技术的开发证实了从茅草废物中回收甲烷的可行性,该系统由固体相和 甲烷相组成。沥出液在固相内循环流动,当沥出液中V EA积累到一定程度后,沥出液再被转移至甲烷产生器,V EA转化成甲烷。试验结果表明,六个月后,废物中6 7%的挥发性固体被转化为可溶c o D。此系统甲烷产率为0.1 5m3cH 4瓜g茅草,产气中甲烷含率为7 1%。4.秸秆厌氧消化的工艺(l)单相消化单相消化的工艺简单,能够有效处理总固体含量2 0%一4 0%的有机固体废物。现在已经有多种能够大规模应用的工艺,如比利时的Dra n c o工艺,丹麦的Ca r br o工艺,法国的V af or ga工艺等,年处理 生活垃圾能力达1万吨一2 0万吨不等 l 2。但针对作物秸秆的消化工艺研究较少,且都属于小试和中试阶段。曲静霞等l3 研究了农业废弃物的干法发酵工艺,在TS含量为2 0%的条件下,平均池容产气率ZU(Ld)为,甲烷含量达到6 5%以上。其将适当的原料预处理、较大的接种剂和定时搅拌三种措施有效的结合起来,改善了干法发酵易酸化的状态,提高了发酵效率。(2)两相消化1983年G ho sh提出一种改进的两相消化过程用来处理有机固体废物。该发酵系统包括两个部分:水解酸化反应器和产甲烷反应器。G ho sh工l l通过中试以及扩大实验比较两相消化过程与单相消化过程认为:在两相消化过程中,沼气产率提高了,挥发性固体的转化率也提高了。Y u等51通过中 试研究了两相生物发酵系统发酵城市草类废物的产气性能,经过6个月的厌氧消化,草类废物6 7%的有机成分被转化成溶解性有机物,每克草可以产气0.1 5m3,两相的平均甲烷含量为71%。(3)秸秆厌氧发酵专用卧式工艺由于秸秆的密度小、体积大、且不具有流动性,无法连续进料、出料和进行连续的厌氧发酵。因此,现有用于畜禽粪便生产沼气的反应器无法直接用于秸秆的沼气生产。针对秸秆的物料特性,北京化工大学创新性地设计出了秸秆厌氧发酵专用卧式反应器。该反应器采用卧式布置,带有强化搅拌装置,可大大提高发酵料与微生物之间的传热、传质效果,显著提高发酵效率;采用批式厌氧消化,进料、出料完全机械化,自 动化程度高 l 0】。其工艺流程如图1所示。化化化化化化化化化化厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌厌秸秸秸秸学学学学学学学接接接氧氧氧沼沼沼沼沼沼沼沼沼输输秆秆秆秆秆秆秆预预预投投投种种种消气气气气气气气气气送送备备备备搓搓搓处处处料封封封化化化净压压压储储储管管管管管管料料料料揉揉揉理理理理理罐罐罐器器器化化化缩缩缩存存存网网网用户户出出出出出出出出出料料料料有机肥料料图1秸秆发酵生产沼气工艺流程图阁5.秸秆厌氧消化的影响因素影响秸秆厌氧消化过程的因素有很多,其中主要有厌氧条件、pH值、反应器的负荷率、消化温度、C/N比、接种量、搅拌、有毒物质等。5.1厌氧条件厌氧消化是有机物在无氧条件下被微生物分解与细胞合成的生物学过程。这些微生物主要包括产甲烷菌和不产甲烷菌两大类。产酸阶段不产甲烷的微生物大多数是厌氧菌,需要在厌氧的条件下才能把复杂的有机物质分解成简单的有机酸等。而产气阶段的产甲烷菌是专性厌氧菌,氧对产甲烷菌有毒害作用,因而需要严格的厌氧环境。也就是说,在整个厌氧消化过程中,不论是酸化阶段还是碱化阶段,微生物的生长和活动都需要厌氧条件 l7。判断厌氧程度可用氧化还原电位表示,当厌氧消化正常进行时,氧化还原电位应维持在一30 0mV左右l z。5.2p H值消化体系中产甲烷菌对pH值的变化非常敏感。pH值在6.8一7.2时产甲烷菌的活性最高,超出此范围其活性随之下降;当pH值低于6.2时,产甲烷菌的生长则明显被抑制,而产酸菌的活性仍很旺盛,常导致pH值降至4.5一5.0,这种酸性状态对甲烷菌是有毒害作用的;较高的pH值对甲烷菌的生长、代谢也有抑制作用,但毒性不如pH值低时大。如果在一段时间内pH值很低,将会导致甲烷菌的大量死亡,即使pH值恢复到正常范围,厌氧消化的处理能力也不易恢复,而经碱性抑制后只要恢复中性,甲烷菌很快即可恢复活力 l 7,l 8。uy等【l 0 也发现在pH值为6.6一7.s(最佳pH值为6.5),水分含量为9 0%一%时的产甲烷速率较高,pH值低于6.1或高于8.3时,产甲烷可能会停止。为了给甲烷菌创造一个良好的弱碱环境,最佳pH值应保持在7.2一7.5,有机酸浓度应不超过2 0 0 0m岁双以醋酸计),最佳范围为5 0 5 0 0m妙。另一方面,碱度亦不应超过50 00 mg/以以eae o3计),最佳范围为2000一3000 mg/Lf,o,。SJ负荷率负荷率是单位时间内投加给微生物的有机物量,即F:M值。对于一个正常进行的厌氧碱性发酵的产气罐来说,F和M值之间应有一定的比例。如果负荷率过大,则有利于产酸菌的生长繁殖,使反应过程中有机酸大量积累,导致pH值下降,甲烷菌的生长繁殖受到抑制,影响沼气的正常产生 l v刘。厌氧生物处理反应器的负荷率一般采用重量负荷率和容积负荷率来表示,在正常环境条件下,每公斤微生物所能承受的有机物一般为0.2 kg左右,即0.2 kg BODS瓜g vss.日左右I 刀。5.4消化温度厌氧消化可在较为广泛的温度范围内进行(46 5)。在一定范围内,温度越高,微生物活性越强,则反应速度越快,厌氧消化时间越短。按照微生物的特性,厌氧消化过程大体上分为三个温度厌氧消化区 l v,2 0:低温厌氧消化区:适宜温度范围为152 0,主要微生物有甲烷八迭球菌。中温厌氧消化区:适宜温度范围为30一3 5,主要有马氏甲烷球菌。高温厌氧消化区:适宜温度为50一55,主要有孙氏、奥氏甲烷杆菌。厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感,当温度突变超过一定范围时会停止产气。因此要严格控制料液的消化温度,允许温度变动范围为士(1.5一2.0),当有士3的变化时,就会抑制消化速率,有士5的急剧变化时,就会突然停止产气,使有机酸大量积累而破坏厌氧消化脚。5.5C/N比反应基质中的C胆比对消化过程有较大影响。C/N比过高,组成细菌的氮量不足,消化液的缓冲能力较低,pH值较易下降;C/N比太低,则氮量过高,pH值可能上升到8.0以上,脂肪酸的胺盐累积,对甲烷菌产生毒害作用。试验表明,碳氮比为(2 0一30):1时,消化效果较好 2,刀。作物秸秆富碳、贫氮,当用秸秆进行厌氧消化时,应该添加含人畜粪便,以此来调节秸秆厌氧消化的C/N比,使其达到最佳C加比l z l。z ha ng R u l ho ng等 2】采用每g干秸秆加入2 0m gN H3以调节曰N比为25左右。也有人用0.3%的N H4HCO3提供N源来进行秸秆的厌氧消化处理25。5.6接种量当总固体含量很高时,为了提高厌氧消化的速度,接种物的量也相应地增大,有时有机固体废物的量与接种物的量之比达到6 0:4 0以上!l刀。加大接种量是防止酸积累、保证厌氧消化正常进行的关键措施;当接种量少时,厌氧消化起始时间延长,产甲烷速度慢,有可能造成酸的积累从而使沼气厌氧消化失败。一般情况下,在进行沼气固态厌氧消化时,加入菌种(消化污泥)的比例为料重的2 0%左右,能达到30%以上更好,可以提高产气速率和早期沼气中甲烷的含量7】。Gu na se el an l26】在研究不同接种量对一种草料降解影响的过程中发现,无论是新鲜草料还是干草料,随着接种物量的增加,其气体产量也在增加。当接种物量与底物中所含挥发性固体的比值为13 4.6cm3/g Vs时,新鲜草料的甲烷产率达最大值15 2士巧cm3/gvs。而在接种物与底物比低于6 7时,新鲜草料厌氧发酵的甲烷产率开始明显降低。5.7搅拌适当的搅拌是厌氧消化工艺控制的重要组成部分。在秸秆厌氧消化过程 中,让反应器中的微生物和秸秆搅拌混合,充分接触,将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快,从而提高消化效率、增加产气量。实践证明,搅拌可使有机物充分分解,增加产气量(搅拌比不搅拌可提高产气量加%一3 0%)。此外,搅拌还可打碎消化池面上的浮渣l 7。5.8有毒物质在厌氧消化过程中,如果被处理的物质中含有某些毒物并超过允许浓度时,将会对厌氧消化产生阻碍甚至破坏。产气菌(甲烷菌)通常比产酸菌更易受到毒物的抑制。故在厌氧消化中,毒物的浓度应在允许值之下,以免对甲烷菌的生长发育产生抑制甚至破坏的作用 z,7 J。此外,不同的预处理方式也是影响秸秆厌氧消化的因素。李东等 2 7】通过调节C/N比和白腐真菌预处理,提高了华南地区稻秸常温干式厌氧发酵的效率,前4 5天的累积产气量约占总产气量的8 0.4%,总固体产气率为0.4 57m3瓜g。Gun as ee la n 2 0在对新鲜稻草发酵的研究中发现,经过3%的NaOH处理后,挥发性物质含量减少了“%,甲烷产量比未经处理的提高了6 9%。而经过8%HC I 处理后的物料,挥发性物质含量减少了6 0%,甲烷产量比未经过处理的提高了4 5%。6.沼气的能源化使用情况6.1沼气发电秸秆沼气中甲烷含量高达 6 0%一7 0%,这种碳氢燃料可被多种动力设备使用,如内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机等。在国外,丹麦和奥地利的沼气发电可以并入国家电网,农场主就地利用发电余热I z 8。有调查研究显示,在4 000 kw以下的功率范围内,采用内燃机具有较高的利用效率。相对燃煤、燃油发电来说,沼气发电的特点是中小功率性,常采用内燃机发电机组进行发电1 2 9。沼气发 电工艺路线图如图2所示。气气气气气气气气气气气发发沼沼沼沼沼沼沼气气气水水水电电沼沼沼沼气气气水水水水水水水水水分机机气气气气脱分分分过过过压压压离离离冷冷冷组组池池池池硫硫硫离离离滤滤滤缩缩缩缩缩却却却却循循环冷却却却用户户户配电室室图2沼气发电工艺路线图鉴于农村秸秆沼气发电广阔的发展前景,国内数家有实力的研究院所和大型企业进行了强强合作,针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品。在大机组方面,济南柴油机股份有限公司己开发出了全烧沼气内燃机的60 0kw沼气发电机组,并在“十五”科技攻关项目大型高效厌氧沼气发电技术及示范电站的工程应用成功。500一6O0kW的沼气发电机组会很快面市。值得一提的是,国内新一轮开发出来的沼气发电机组,已不是过去简单改装内燃机的发电机组。新的发电机组在性能方面己缩小了与国外先进机组的技术指标。在小机组方面,重庆红岩、山东潍坊柴油机的沼气发电机组,己投放市场。因此可以说,在发电设备方面国内已可为沼气发电的实施提供有力支持卿。6.2沼气供气秸秆厌氧消化可产生约含50%一7 0%甲烷的沼气,是高品位优质燃料。沼气平均每方热值为2 0.9MJ,而秸秆沼气集中供气技术每方热值可达2 3呱。1995一2003年间中国农村户用沼气量从15154万m3增长到4605 90万m3,增长了3倍,若不计沼气燃烧损失,用沼气替代的煤炭燃烧排放的C02、5 0:量与沼气燃烧排放量之差计算3 0,沼气减排e o27o3万t、5 0230万t5。据调查,山东第一家农村自办沼气集中供气工程第一期日产沼气30 0一50 0m3,供农户31 0个炉灶和招待所等炉灶用,冬季为村办公室、会议室等取暖器1 3台取暖,每年节约煤40 0t,折款6万多元。待第二、三期工程完成后,可以扩大村办企业和冬季供暖用气,缓解了对煤的需求量 3 lI。6.3沼气作汽车燃料经科学试验及实践证明,C玩含量超过5 0%的C风和CO:混合气体就可以代替汽油作为汽车燃料,且更为安全 3 2l。据专家介绍,与其它汽车燃料相比,净化后的沼气具有污染轻、费用低、高效节能等优点。汽车使用沼气,尾气中的CO:排放量将减少9 0%,CO将减少9 7%。1升沼气费用不到1元钱,比燃烧汽油与天然气节省1倍以上。经国家环保总局专家检测,得出了净化后沼气利用率达到9 8%,完全可用作汽车燃料的结论。.瑞典是使用沼气作汽车燃料最先进的国家,沼气作汽车燃料开始于199 6年,并建立了沼气作汽车燃料的标准。目前,有77 9辆沼气燃料公共汽车,450 0辆汽油、沼气与天然气混合燃料的小汽车,2004年开始,火车也开始以这种方式运行。在交通工具的气体燃料中,沼气占54%,其余是天然气2 8,3 3,川。7.秸秆厌氧消化的优缺点7.1优点(l)与好氧过程相比。厌氧消化过程不需氧气,降低动力消耗,使用成本低;同时厌氧消化减少了温室气体的排放。(2)与常用的生产原料畜禽粪便相比。秸秆分布广泛,原料充足,可彻底解决沼气生产原料问题。秸秆含水率低,产生的沼渣呈固态,可直接作为有机肥料使用。秸秆可长期贮存,运输方便,价格较便宜。(3)与热解气化技术相比。秸秆沼气技术是生物学过程,反应条件温和,可在常温下发酵,最高发酵温度也不会超过5 5。能源投入产出效益高,便于生产管理,更适于实际生产应用。而热解气化是一个热化学反应过程,至少需要在40 0以上温度进行,高温投入能量大,能效比低,也不容易控制和进行管理,在农村应用难度较大。秸秆沼气是环境友好的清洁生产过程。秸秆沼气的产物是清洁能源沼气和有机肥料,不产生有害副产品(如热解气化产生的焦油等),可实现废弃物的零排放。秸秆沼气技术是资源高效利用技术。通过秸秆沼气可获得可再生能源沼气,产生的沼渣、沼液可用来生产有机肥料,沼液还可以作为生物农药使用,从而实现秸秆的完全资源化转化和资源的高效利用。秸秆厌氧消化产生的沼气热值高、品位好。热解气化产生的可燃气热值只有沼气热值的50%一60%,且品位低,贮存、输送效率低,不便于使用。因此,利用秸秆为原料生产沼气是实现秸秆高效、清洁利用的有效途径。7.2缺点秸秆的木质纤维素含量高,不易被厌氧菌消化,其厌氧消化率低、产气量少、经济效益较差。这是导致秸秆不能够被大规模用于沼气生产的主要原因。此外,秸秆的密度小、体积大、且不具有流动性,无法连续进料、出料和进行连续的厌氧发酵,这也是秸秆厌氧消化的限制因素。8.秸秆厌氧消化的效益及应用前景分析5.1秸秆沼气替代燃煤秸秆厌氧消化制沼气,可以减少秸秆对环境造成的不利影响,避免秸秆燃烧引起的大气污染和秸秆露天堆放可能引起的水体污染和土壤污染。同时,秸秆厌氧消化产生的沼气可用作燃料,替代燃煤。在燃料的替代效应上 5,沼气平均每方热值2 0.9MJ,而秸秆沼气集中供气技术每方热值可达2 3MJ。1 99 52 00 3年间中国农村户用沼气量从15154万m3增长到46059 0万m3,增长 了3倍,若不计沼气燃烧损失,用沼气替代的煤炭燃烧排放的COZ、50:量与沼气燃烧排放量之差计算30 1,沼气减排CO2703万t、5 0230万t。8.2秸秆沼肥作生物肥料和生物农药经过厌氧消化后产生的沼肥是一种养分含量全面,速效养分丰富,速缓兼备的优质有机肥料,能显著地改善土壤环境、有效地调节土壤中的水、肥、气、热,促进土壤生态环境良胜循环。沼肥中含有多种营养元素和生物活性物质1 3 5,3 6,能够提高作物产量和品质,增强作物抗病防虫。目前,沼肥因其生物肥料和生物农药的双重功效,和施用沼肥不会带来抗性问题,也不会造成类似化肥、农药的污染,而且还有降低硝酸盐在作物中积累的作用脚】,在国际上被誉为广谱性的厌氧微生物加工剂 3 s】,用其代替化肥和农药广泛应用于工农业生产中,对防治农业面源污染发挥着巨大的作用。据统计,2 000年、200 3年农村沼气池分别为67 4万户和1228.6万户,按户均年产沼气肥9 t计,全国产沼气肥从2000年6066万t增加到200 3年11057万t,根据沼液和沼渣的养分含量折算,相当于200 0年节省氮、磷、钾肥分别为1 0万t、6万t、8万t,2003年节省氮、磷、钾肥15万t、12万t、14万tI39。综上所述,秸秆厌氧消化具有巨大的环境效益和经济效益,其应用前景十分广阔。参考文献:【l 陈百明,陈安宁,张正峰,等.秸秆气化商业化发展的驱动与制约因素分析 J.自然资源学报,2007,22(l):62一69 z 李秀金.固体废物工程【M.北京:中国环境科学出版社,20 03:352一3 66.l s 1张金桃,周传云.农作物秸秆能源利用现状与前景 J l.酿酒,20 07,34俨):12一15.卜钟华平,岳燕珍,樊江文.中国作物秸秆资源及其利用 J.资源科学,2003,25(4):62一67.【习陈冬冬,高旺盛,陈源泉.中国农作物秸秆资源化利用的生态效应和技术选择分析J.中国农学通报,2007,23(10):143一149 6 张荣成,李秀金.作物秸秆能源转化技术研究进展 J 1.现代化工,2005,25(6):14一17.【7 蒋展鹏.环境工程学IM,北京:高等教育出版社,2 00 1.8 J王金花.沼气发酵生态系统与残留物综合利用技术研究【D.北京:中国农业大学,200 5.0 周岭.生物质厌氧消化的试验研究.塔里木农垦大学学报,20 03,15砰):12一16.【10RuihongZhang,劝iqinZ hang.B iogasif icationofricestrawWithana naerobie一Phasedsol idsdige stersystemJl.B ior e sour ceT echn ol O舒,1999,68:235一245.!11H.W.Y u,etal.Energyreeov eryf r omg rassu singtwo一Phaseana erobiedigestionJ.瀚st e人 4泛nagement.2002(22):1一5.l2 席北斗,魏 自民,刘鸿亮,等.有机固体废物管理与资源化利用【M.北京:国防工业出版社,2006:7 3一77.【1 3曲静霞,姜洋,何光设,等.农业废弃物千法厌氧发酵技术的研究 J.可再生能源,2004,114(2):40一4 1.【14G ho sh5.,HenryM卫,Sa jjadA.pilot一sealegasif ie ationof munieiPalsolidwastesby hig h一ratea ndtwo一Pha sea n a e robjedigestion(TPAD)IJ.肠te rSciT ec h,20 00,4 1(3):101一110【151 Y uH.W,Samani2.,HansonA.,etal.En er g yreeoveryf tomgrassusingt wo一Phaseanaerobiedigestion【J.W sw teMan agement,2002,22(1):1一5.【1 61北京化工大学,资源与环境研究中心秸秆沼气生产与集中供气技术.httP:/202.4.130.250/zyh jzx/Zhqoqi.htm【1 71 高志坚.玉米秸秆厌氧消化试验研究【D.北京:北京化工大学,20 04.11 81张希衡.废水厌氧生物处理工程【M.北京:中国环境科学出版社,1996.【191uy J.J.,L iY.Y.,Noike,T.,etal.A nal ysis ofen vir onmental一f actorsaf f ectingmetha neProdu ctionf romhig h一sol idor ga niCwasteJI.W aterSeiT eeh,1997,36(6一7):493一500.汇2 0高廷耀,顾国维.水污染控制工程【M.北京:高等教育出版社,2 00 1.肆l 周雪飞,任南琪.高浓度甲醇废水的两相庆氧消化 J.中国沼气,2002,20(1):15一18.【2 21贺延龄.废水的厌氧生物处理【M.北京:中国轻工业出版社,1998.【2 31马溪平.厌氧微生物学与污水处理【Ml.北京:化学工业 出版社.200 5.【24Z ha ngRuihong,Zha ngZ hiqin.B iogasif ie ationofricestra wwitha nanaer obie一PhasedsolidsdigestersystemJ.B ioresour ee万。eh nolog y,1999,68(3):235一245.【251G host5.GasProdu etionbyaeeelerated bioleac hingofor ga niematerials【P.USPatent:43 96402,1983一08一02.【26Nallatham biGu n ase elan.Ef f cetofino eulum/substratera tioa ndPretre atmentsonmetha neyieldf romPar thenium【J.B iomassandB io en e恻,1995,8(5):39一44,【2 7 1 李东,马隆龙,袁振宏,等.华南地区稻秸常温干式厌氧发酵试验研究 J.农业 工程学报,2006,22(12):17 6一17 9.2 81邓良伟,陈子爱.欧洲沼气工程发展 现状J.中国沼气,2 00 7,25(5):23一31.口9曹鹤飞,李运芳.秸秆沼气发电技术 J.科技咨询导报,200 7,(22):1 4【3 0张培栋,王刚.中国农村户用沼气工程建设对减排CoZ、5 0:的贡献分析与预测J.农业工程学报,2005,21(12):147一151【3 1姜峰,王新华,孙恕善.山东第一家农村自办沼气集中供气工程调查 J.中国沼气,1991,9(4):46一48.【32王艳秋.国内垃圾填埋气利用新途径压缩制汽车燃料气 l.中国沼气,2004,22(1):33一34.33Eur oPea nRenewableEn ergy Center sA gency一丁heRenewableEn er gyB a rometers:B iogasBar ometer.【E B/oL.htt P:热吓阴)en er g ies一r enouvelables.o喇obser ver/sta仁ba rO/Obser V/baro173a.Pdf,2006.2007一04一18.【34EuroPeanRene wableEn e rg y CentersA gency一仆eRene wa bleEn er gyBarometers:B iogasBarometer.【EB/oL.httP:加阿w.e n er gies一reno uv ela ble s.o rg/Obser Ver/sta吵a ro/obser y/ba r017 3一Pdf,2007.2007一04一172006.2007一04一18.351张无敌,孙世中,谢建,等.厌氧消化液用作花卉有机肥的开发研究厌氧消化残留物活性物质评述 J.农村能源,1999,(4):14一1 6.价6 马文元,郭玉兰.对沼气发酵残留物中生物活性物质的探讨 J 1.中国沼气,1993,11(2):50一51.【3 71史雅娟,杨林书,李国学.沼气发酵残余物对减少叶菜硝酸盐积累的影响研究 z.中国生态农业学报,200 2,1 0(4):58一6 1.3 8 沈瑞芝一种广谱性的生物肥料和生物农药厌氧消化液与植物抗逆性J.中国沼气,1997江3(2):59一96.【39 蒋建国,赵振振,杜雪娟,等.秸秆高固体厌氧消化预处理实验研究 J.环境科学,2007,28(4):556一590.作者简介:唐微(1985),女,硕士研究生,主要从事生态环境保护方面的研究。E一mail:iangwei1005163.eom通讯作者:E一mail:wu j1962163com