玉米秸秆发酵产沼气工艺分析

摘要：随着经济社会的不断进步，我国对于能源的需求量越来越大，而过去所使用的能源开发方式已经难以应对现在企业对于能源的要求，我国能源开发的相关研究机构充分利用我国的农业发展优势，将在农业生产过程中生产的秸秆作为燃料进行使用，然而虽然能够节省其他成本较高的燃料，但是秸秆在燃烧之后会产生很多有害气体，长此以往会造成及其严重的环境污染，如土壤矿化等、本文对玉米的秸秆进行发酵生产沼气的工艺进行分析。

关键词：玉米秸秆；发酵；产沼气工艺；分析

我国在进行小麦、玉米等农作物生产过程中，会出现大量的秸秆剩余，一般农户会将这些秸秆当成普通燃料来使用，虽然能够节省燃料的成本，但是燃烧秸秆造成的环保隐患是很严重的，没有对剩余秸秆进行有效处理，不仅会破坏大气环境，还会引起大型的火灾事故。但是秸秆又是一种可利用的能够再生的资源，如果能科学地进行利用，反而可以改善生态环境，节省能源。

1 玉米秸秆的使用概况

秸秆作为肥料还田是秸秆利用的主要方法之一，由于其简单易行，政府部门一直鼓励农民采用这种方法，并获得了良好的社会、经济效益。秸秆还田后，土壤中氮、磷、钾养分都有所增加，对改善土壤结构有重要作用。秸秆覆盖和翻压对土壤有良好的保墒作用并抑制杂草生长。实践证明，秸秆还田能有效的增加土壤中的有机质含量、改善土壤、培养肥力，特别是解决我国氮、磷、钾比例失调的矛盾，补充磷、钾化肥不足有十分重要的意义，此外还可以改善农村的生态环境。

秸秆肥料利用方面，由于我国人均占有耕地面积小，机械化程度低，耕地复种指数高，倒茬时间短，加之秸秆碳氮比值高，给秸秆还田带来困难。常常会因为翻压量过大、土壤水分不够、施氮肥不够、翻压质量不好等原因，出现妨碍耕作、影响出苗、烧苗、病虫害增加等现象，严重的还会造成减产。秸秆饲料利用方面，秸秆在结构中含有生物化学上十分稳定的各种复杂结合形式，不能被动物消化吸收，而且草食动物的瘤胃微生物缺乏降解木质素的酶，秸秆细胞内的营养物质不能释放出来，从而限制了动物对纤维素和半纤维素等成分的降解和利用，导致秸秆消化率低。

2 发酵玉米秸秆产生沼气的工艺分析

2.1 玉米秸秆的特性

玉米秸秆的主要成分为粗纤维、粗蛋白、碳水化合物、脂肪以及一些比较容易降解的物质，由于玉米秸秆中的硫元素的含量比较少，因此在燃烧玉米秸秆后产生的二氧化硫以及二氧化氮气体也随之减少，能够有效减少酸雨的发生概率，还可初步实现二氧化碳零排放，生物秸秆中钾、氮、碳以及磷等元素都是可以促进农作物生长的营养性元素。由于玉米秸秆的构成细胞十分坚实，其细胞壁的成分主要是木质素，从生物化学的角度来看，玉米秸秆的机构既复杂又稳定，对玉米秸秆实施发酵产沼气的过程中，由于其细胞中的木质素进行消化讲解的能力很弱，水解的^程相对比较缓慢，程度不高，对降解阶段过后气化以及酸化过程也会产生影响。

2.2 工艺原理

进行秸秆发酵工艺时，需要将玉米秸秆放到粉碎机中进行粉碎，在已经被粉碎的玉米秸秆中加入酵菌剂，并且要做好堆沤以及其他的预处理，再将这些经过加工的混合性的玉米秸秆投放到沼气池来实施厌氧发酵，完成发酵后，不仅仅可以获得沼气，还可获得用于农业生产的有机肥料。

在进行这项工艺时，发挥最大作用的技术主要是生物酶技术以及厌氧消化技术。在玉米秸秆产生厌氧消化的反应时，其原理主要是，作为有机物的生物秸秆在厌氧的环境下，通过微生物对其的作用发生了分解，由原有物质转化成二氧化碳以及甲烷，在这个过程中，玉米秸秆还能完成合成自身的细胞物质过程。另外，玉米秸秆进行厌氧消化的过程实际上是一个生物与化学互相转化的过程。

玉米秸秆发酵产沼气的过程可被分为三个阶段，第一阶段主要发生水解现象，玉米秸秆内部的不溶于水的复合型有机物通过一定的化学反应，转化成可溶于水的化合物；第二阶段主要进行产酸，上一阶段得到的可溶于水的化合物通过化学反应再转化成乙醇以及短链酸；最后一个阶段是产生甲烷的阶段，前两阶段获得的新物质再次通过一些厌氧菌进行转化，可以达到产生主要成分是二氧化碳以及甲烷的能够燃烧的混合性气体，也就是我们需要的沼气。

3 结语

这种新型的通过发酵产沼气的工艺与传统的房角技术相比有很多优势，最主要的是不需要大量的水来进行发酵，能够有效解决发酵用水，但是我国对于这项工艺的研究还有许多可发展的空间，实验人员应当对实验过程中存在的问题进行探究与解决，使通过发酵玉米秸秆生产沼气的方式更加科学，能够为我国得节约能源的环保事业贡献力量。

参考文献

[1] 何荣玉，闫志英，刘晓风，袁月祥，廖银章，王佳婧，贺荣娜，李旭东. 秸秆干发酵沼气增产研究[J]. 应用与环境生物学报. 2007（04）

[2] 李连华，马隆龙，袁振宏，刘晓风，廖翠萍. 农作物秸秆的厌氧消化试验研究[J]. 农业环境科学学报. 2007（01）