本文以玉米秸和麦秸为原料,设定30℃、35℃、40℃三个中温温度梯度和48℃、51℃、54℃、57℃四个高温温度梯度,进行静态厌氧消化产气潜力和特性研究,并确定合适的温度作为秸秆动态厌氧消化运行温度。然后对适宜温度下动态运行的发酵装置和运行工艺控制条件进行了研究,并实现相应的最高池容产气率。主要结论如下:（1） 35～40℃为秸秆中温静态厌氧发酵的合适温度范围。35℃下玉米秸和麦秸原料TS产气率分别为0.492 m3·kg-1和0.499 m3·kg-1;40℃下分别为0.515 m3·kg-1和0.517 m3·kg-1。秸秆高温静态厌氧消化合适的温度范围为51～54℃。51℃下玉米秸和麦秸原料TS产气率分别为0.572 m3·kg-1和0.576 m3·kg-1;54℃下分别为0.528 m3·kg-1和0.530 m3·kg-1。（2）秸秆中温动态厌氧发酵合适的发酵温度首选40℃,在SRT 17～18d,发酵温度40℃下,理想状态的池容产气率2.3～2.4m3·m-3·d-1,原料TS产气率0.41m3·kg-1;高温动态厌氧发酵合适的发酵温度为51～54℃。在原料滞留期17～20d,发酵温度51℃下,理想状态的池容产气率2.3～2.7 m3·m-3·d-1,原料TS产气率0.46 m3·kg-1;在原料滞留期14～15d,发酵温度54℃下,理想状态的池容产气率2.8～3.0 m3·m-3·d-1,原料TS产气率0.42 m3·kg-1。
    （3）秸秆动态厌氧反应器内物料呈“上部秸秆浮渣-下部发酵液”两相分布,设计底部进料反应器在上部出料;顶部进料反应器在下部出料,出料口在原料浮渣和发酵液接触面附近。（4）对于顶部进料反应器,适当搅拌可以显著增加产气量,平均池容产气率比不搅拌反应器提高了65%。（5）相对于底部进料,顶部进料方式并没有表现出运行优势,在施加搅拌下,其池容产气率仅提高了2%,并且表现出出渣困难。建议秸秆动态厌氧发酵采用“底部进料-上部出料”方式,无需搅拌。（6）在原料滞留期17d左右,秸秆高温（52±1℃）和中温（39±1℃）动态厌氧消化运行的最高有机负荷均为4.71kgTS/（m3·d）左右,最高池容产气率分别为1.92 m3·m-3·d-1和1.63 m3·m-3·d-1,原料TS产气率分别为0.41 m3·kg-1和0.35 m3·kg-1。高温厌氧消化的最高池容产气率和相应原料产气率比中温提高了17%。从升温保温的代价进行考察,认为大型秸秆沼气工程经济可行的发酵温度首选40℃。
第一章 绪论 11-24
    1.1 作物秸秆的产生和主要成分 11-12
        1.1.1 作物秸秆的产生 11-12
        1.1.2 作物秸秆主要成分 12
    1.2 秸秆的利用途径 12-14
        1.2.1 秸秆还田 12
        1.2.2 秸秆饲料化 12-13
        1.2.3 燃料化 13
        1.2.4 秸秆成型及炭化技术 13-14
        1.2.5 工业化利用 14
    1.3 厌氧消化技术概述 14-18
        1.3.1 厌氧消化反应机理 14-16
        1.3.2 厌氧发酵的工艺条件及其控制 16-18
    1.4 作物秸秆沼气发酵研究现状 18-21
        1.4.1 优化底物组成 18
        1.4.2 原料预处理 18-19
        1.4.3 反应器接种 19
        1.4.4 原料投加浓度 19
        1.4.5 发酵条件控制 19-20
        1.4.6 发酵过程相分离 20-21
        1.4.7 存在问题 21
    1.5 大规模秸秆厌氧发酵产沼气应用现状 21-23
        1.5.1 国外大规模秸秆厌氧发酵产沼气应用现状 21-22
        1.5.2 我国大规模秸秆厌氧发酵产沼气应用现状 22
        1.5.3 存在问题 22-23
    1.6 研究内容 23-24
第二章 玉米秸麦秸中温厌氧发酵产气潜力及特性的研究 24-33
    2.1 试验目的 24
    2.2 材料和方法 24-27
        2.2.1 试验材料 24-25
        2.2.2 试验装置 25
        2.2.3 试验方法 25-26
        2.2.4 试验参数的确定 26
        2.2.5 分析测试项目与方法 26-27
        2.2.6 试验运行与维护 27
    2.3 结果与讨论 27-32
        2.3.1 玉米秸和麦秸中温厌氧发酵的日产气量和累积产气量变化 27-28
        2.3.2 甲烷含量的变化 28-29
        2.3.3 产气性能分析 29-31
        2.3.4 秸秆中温动态厌氧发酵运行参数的确定 31-32
    2.4 本章小结 32-33
第三章 玉米秸麦秸高温厌氧发酵产气潜力及特性的研究 33-42
    3.1 试验目的 33
    3.2 材料和方法 33-35
        3.2.1 试验材料 33-34
        3.2.2 试验装置 34
        3.2.3 试验方法 34
        3.2.4 试验参数的确定 34
        3.2.5 分析测试项目与方法 34
        3.2.6 试验运行与维护 34-35
    3.3 结果与讨论 35-40
        3.3.1 玉米秸和麦秸高温厌氧发酵的日产气量和累积产气量变化 35-37
        3.3.2 产气性能分析 37-38
        3.3.3 秸秆高温动态厌氧发酵运行参数的确定 38-40
    3.4 中温和高温厌氧发酵产气率的比较 40-41
        3.4.1 产气特性比较 40
        3.4.2 动态厌氧发酵运行参数比较 40-41
    3.5 本章小结 41-42
第四章 动态发酵试验试运行与优化 42-48
    4.1 试验目的 42
    4.2 材料和方法 42-44
        4.2.1 试验材料 42
        4.2.2 试验方法 42-43
        4.2.3 分析测试项目与方法 43-44
    4.3 结果与讨论 44-47
        4.3.1 反应器日产气情况 44-45
        4.3.2 池容产气率和原料产气率 45
        4.3.3 装置的优化和运行参数的初步确定 45-47
    4.4 本章小结 47-48
第五章 搅拌和进出料方式对秸秆动态厌氧发酵的影响 48-56
    5.1 试验目的 48
    5.2 材料和方法 48-50
        5.2.1 试验材料 48
        5.2.2 试验装置 48
        5.2.3 试验方法 48-49
        5.2.4 分析测试项目与方法 49-50
    5.3 结果与讨论 50-55
        5.3.1 搅拌对产气的影响 50
        5.3.2 不同进料方式对产气的影响及可行性研究 50-51
        5.3.3 高温底部进料方式的最大池容产气率 51-52
        5.3.4 运行过程中pH 和 NH4+-N 变化 52-53
        5.3.5 运行过程中气体的品质和补水量 53-54
        5.3.6 运行过程中的物料平衡 54-55
    5.4 本章小结 55-56
第六章 秸秆中温动态厌氧发酵运行试验 56-62
    6.1 试验目的 56
    6.2 材料和方法 56-57
        6.2.1 试验材料 56
        6.2.2 试验装置 56
        6.2.3 试验方法 56-57
        6.2.4 分析测试项目与方法 57
    6.3 结果与讨论 57-60
        6.3.1 中温底部进料方式的最大池容产气率 57-58
        6.3.2 运行过程中pH和 NH_4~+-N 变化 58-59
        6.3.3 运行过程中气体的品质和补水量 59-60
        6.3.4 运行的物料平衡 60
    6.4 秸秆中温和高温动态厌氧消化比较 60-61
    6.5 本章小结 61-62
第七章 秸秆高效沼气发酵结论与建议 62-64
    7.1 秸秆高效沼气发酵结论 62-63
    7.2 秸秆高效沼气发酵创新点 63
    7.3 秸秆高效沼气发酵建议 63-64