如何写好发酵工程论文
介绍了一种可为温室提供能源的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由通过管道和阀门依次连接的生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、污水沉淀池、污水暂存池和沼气缓冲装置组成。发酵方法的具体步骤包括生物酸化聚肥装置的启动和原料的生物酸化储存、高效沼气发生装置的启动、沼气生产和供应、停机和重启等。与传统的沼气技术相比，该技术具有一定的优势。它可以根据温室生产实际，将常年散落的种植有机废弃物及时加入产酸聚肥池，然后根据温室的能量需求，随时通过发酵系统产生沼气。根据生产需要，分批取出发酵残渣作为温室内有机肥使用。该技术可以满足温室根据需要灵活调节沼气发酵的要求。
关键词:沼气；温室；能源供应；可控制性
1.介绍
温室是现代农业工程中的一个重要技术主题。温室的发展使传统的露天农业转变为保护条件下的可控农业。第一，可溶性有机物非常容易反应，产气量在反应器负荷允许范围内，基本上是由短期进料量决定的，即进料多产气量多，进料少产气量少，停止进料会在短时间内停止产气。二、成熟反应器中沼气发酵的厌氧微生物具有非常强的耐饥饿能力，可以长时间耐受而不需要长时间补料，重启后能迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的上述两个技术特点满足了温室内能量波动的要求。但如果单纯以温室能源供应为目的，刻意购买水溶性有机物作为发酵原料生产沼气，不仅在成本上与化石能源具有竞争优势，而且无法达到生物质废弃物资源就地利用、循环经济和环境建设的目的。因此，水溶性有机物高效沼气发酵技术不适合温室的供能需求。
3.技术内容
本发明提供了一种沼气发酵系统和方法，通过向发酵系统中加入全年分散的种植业有机废弃物，然后根据温室的供能需求随时通过发酵系统生产沼气，可用于温室生产。其中发酵系统由通过管道和阀门依次连接的生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、污水沉淀池、污水暂存池和沼气缓冲装置组成。其结构如图1所示。其中，生物酸化聚肥装置和缓冲池设有主控阀门；缓冲池和高效沼气发生装置之间设有泵；高效沼气发生装置和污水沉淀池的污水暂存池通过水的重力自流连接；出水暂存池同时连接缓冲调节池和生物酸化聚肥装置；中间依次设有泵和布水器；高效沼气发生装置与沼气缓冲装置连接。
为了保证沼气发酵能够满足温室的能源需求，上述发酵系统按照以下步骤进行管理。
首先启动生物酸化储肥装置，在生物酸化中储存原料，具体方法如下。
(1)按照相当于温室平均日产量的2.5-3.5倍的质量收集温室种植的有机废弃物或其他种植的有机废弃物作为起始原料，并对起始原料进行粉碎和预处理；
(2)向步骤(1)得到的预处理原料中加入含N物质，混合，控制混合物的碳氮比为(20∶1)-(30∶1)；
(3)将步骤(2)得到的混合物放入首次使用的生物酸化积肥装置中，加入接种物进行接种，混合得到发酵原料，接种物的加入量为起始原料干重的3%-5%；
(4)向步骤(3)中生物酸化聚肥装置中加水进行发酵，加水量至少高于起始原料平面10cm，发酵温度控制在20-40 ℃;
(5)发酵4-5天后，发酵液的pH值降至6以下，即完成酸化聚肥装置的启动；
(6)按照步骤(1)～(2)的方法，随时收集处理温室内产生的有机废弃物，及时投入已启动的生物酸化和肥料积累装置，直接加水至10cm；高于未接种的原料水平；
(7)重复步骤(6)，直到一个生物酸化聚肥装置充满电，再重新启动另一个生物酸化聚肥装置，重复操作步骤(1)~(6)；
其次，启动高效沼气发生装置，控制装置的运行可以满足温室能耗与沼气产量的协调。具体方法如下:
(1)高效沼气发生器的启动:将接种物放入高效沼气发生器中，向沼气发生器中加入水或从生物酸化和肥料累积装置中提取的酸混合物，静置3-5d，接种物添加量为3-10kg VSS/m3；将从生物酸化聚肥装置泵出有机酸液泵入缓冲调节池，在出水暂存池中用系统出水或外水调节有机酸液，控制有机酸液的化学耗氧量(COD)浓度为2000-5000mg/L，作为沼气发酵原料；按照0.5kg cod/(m3·d)~ 2kg cod/(m3·d)的速率分阶段调节水力负荷，连续进料至水力负荷为5kg cod/(m3·d)~ 10kg cod/(m3·d)，即完成了沼气发生器的启动，整个启动约需50 ~ 80天。启动时，温度控制在25 ~ 35℃。负荷调整的原理是每次液压负荷调整稳定后，就会开始下一阶段的负荷增加；沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后流入出水暂存池，一部分作为生物酸化和肥料积累装置的液体补充，一部分用于调节缓冲调节池中酸性溶液的发酵物料。
(2)沼气生产供应:根据温室生产实际预计的沼气需求时间和数量，有机酸液的需要量和时间按1kg COD沼气产量0.4~0.5m3折算，机器酸液按时按量从生物酸化聚肥装置抽出进入缓冲调节池，按步骤(1)的方法调节成沼气发酵料；按照5kg COD/(m3·d)~ 30k g COD/(m3·d)水力负荷的流量，间歇或连续送入已启动的沼气发生装置进行沼气生产，产生的沼气进入沼气缓冲装置备用；流速控制、间歇或连续进料模式取决于生物气的需求和生物气缓冲装置的体积。当沼气需求量大，沼气缓冲装置体积小时，采用大流量连续进料，否则采用小流量间歇进料；当生物酸化聚肥装置中的抽提物小于800 ~ 1000 mg/L时，即生物酸化聚肥装置停止产酸，继续从装置中抽取发酵液。
(3)停止沼气生产:当启动后温室内不再需要沼气，或者在一个沼气使用周期结束时温室内长时间不使用沼气时，停止向高效沼气发生装置进料，装置将进入停止状态。休眠期每隔10~30d ~ 30天补充发酵料，保证系统内微生物的营养需要。添加发酵料的调整方法同步骤(1)；补充发酵物料量为1 ~ 3倍反应器容积，补充加速量为2 ~ 5kg COD/(m3·d)。
(4)停止产气后重启:对于步骤(3)中已经停止的高效沼气厂，必须在进入新的气体循环前重启；重启方法是在新的气体循环开始前，按照步骤(1) 3 ~ 10d所述的方法调整发酵物料，按照1.8kg COD/(m3·d)~ 2.2kg COD/(m3·d)的负荷，自适应地向高效沼气厂进料。