畜禽粪便沼气干发酵处理技术研究(3)
3.1.2车库型沼气干发酵工艺
车库型干发酵工艺是一种专门处理有机固体废弃物的干法厌氧消化技术。该工艺主要适用于中温发酵条件，处理含固量在30％～40％的有机废弃物[3,4]。与其他干发酵技术相比，车库型干发酵技术在物料的选择上范围比较宽泛，基本不受塑料、木块、沙石等的影响，因此对物料筛选等预处理质量的要求比较低，很大程度上降低了工程成本。此外该工艺的通用性较强，与预处理等工程设施可以很好的结合试用。
3.2连续式发酵工艺
20世纪90年代，干发酵技术开始广泛受到西方国家的关注并得以推广运用。随着商业化的干发酵工艺的逐步发展，干发酵技术得到了快速完善和改革，例如Dranco工艺[5]、Valorg工艺[6]的出现。
3.2.1 Dranco竖式推流发酵工艺
1983年该工艺在比利时兴起，其独特之处在于竖式推流的设计原理和圆锥底部螺旋出料的方式[7]。该工艺主要用于处理含固率在30％-40％的有机废弃物[8]，发酵物料和发酵罐出料需要先在混合器中按1:6的比例混合[9,10]，发酵时，蒸汽被通入发酵罐，以文持此项发酵工艺的高温条件。发酵物料自罐顶加入，竖直向下流动，再由罐底排出。排出的物料脱水后，残渣再经10天左右的好氧腐熟处理。综合看来，此工艺具有工程成本低、能源回收率高等优点[11]。
3.2.2 Valorga竖式气搅拌工艺
此项技术在二十世纪八十年代的法国得到广泛应用。发酵前，发酵原料先经过滚筒筛筛分，筛上物经填埋处置，筛下物和水经混料机混合后再通入发酵罐。该工艺所用发酵罐的特殊之处在于其进、出料空间被分隔开来。发酵产生的沼气被再次经罐底鼓入发酵罐，如此便可以使物料得到充分搅拌[12]，并且避免了罐内物料运动的短流现象。
4.干发酵机制
干发酵主要是利用厌氧和兼性厌氧微生物在厌氧环境条件下分解有机物产生沼气的过程[13]，有机废弃物通过水解、酸化、乙酰化、甲烷化等反应[14]产生沼气，其反应流程见图1。
乙酸盐
有机聚合物 单体化合物 甲烷、二氧化碳
氢、二氧化碳
图1 干发酵工艺流程示意图
厌氧发酵过程中，首先通过水解微生物的作用，将复杂的有机聚合物如碳水化合物、蛋白质和脂质分别转化成糖、氨基酸和脂肪酸等可溶性单体。这些单体化合物再通过发酵微生物的作用，生成挥发性脂肪酸混合物和一些副产物，例如丙酸盐、丁酸盐、酒精等。部分微生物进一步将上一阶段的有机酸经乙酰化转化为乙酸盐、二氧化碳和氢，最后经甲烷化反应将以上产物转化为甲烷[15,16]。
5 影响因子及条件控制
5.1原料的C/N比
发酵原料碳氮的定义是原料中所含有机碳素和氮素含量的比值。碳和氮是发酵微生物生长不可或缺的营养元素，而发酵微生物在发酵过程中的营养供应全部来自发酵原料。正是由于微生物的生长对原料的碳氮比有一定的要求，因此碳氮比会直接影响微生物的生长活性及发酵能力。当发酵原料中碳素太多时，容易造成有机酸的大量积累，不利于微生物的发酵；当原料中的氮素太多时，则容易引起碱性物质的积累，同样不利于微生物发酵。
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