我国是农业大国,农业废弃物种类繁多、资源丰富,然而每年有3亿吨秸秆废弃田间或就地焚烧,每年畜禽粪污产量约38亿吨,40%以上均未有效利用,造成了严重的环境污染和资源浪费。厌氧发酵技术作为实现农业废弃物能源化利用重要的途径之一,具有生产过程清洁、运行成本低等特点,并且沼气作为可再生清洁能源,具有较高的热值,沼渣可进行堆肥或者用于生产土壤改良剂。通过国内外厌氧发酵技术研究现状分析,序批式的厌氧发酵设备因不具备生产连续性,难以规模化生产;而目前连续式厌氧干法发酵技术存在连续进出料困难、连续发酵工艺参数难以调控等问题,制约了厌氧干法发酵技术的产业化推广进度。本研究在查阅国内外厌氧发酵技术及系统研究现状的基础上,以秸秆、畜禽粪便等农业废弃物为原料,通过理论研究、仿真模拟、系统试制及试验分析,进行连续式厌氧干法发酵的设备研发及试验研究,对试验结果及工艺参数进行了分析。主要研究工作及创新之处如下:(1)厌氧发酵工艺现状研究,通过查阅国内外文献,研究厌氧干发酵相关的工艺参数和厌氧干发酵机理,明确发酵时间、温度和TS等对厌氧发酵过程的影响;对连续厌氧干法发酵工艺研究,提出横推流式连续厌氧干法发酵技术工艺,集成螺旋输送、定向搅拌、沼气的脱硫脱水净化和固液分离等技术,确定了密封进料、厌氧干法发酵、沼气净化、固液分离和沼液回流的工艺路线。(2)厌氧干法发酵系统研究,根据工艺路线进行各零部件的设计或选型,包括进料装置的设计计算、搅拌叶片的设计及仿真,加热保温系统的计算,净化系统及其他零部件的选型等内容。运用CAD进行关键零部件的图纸绘制,运用Solid Works进行零件设计与整机装配,通过Keyshot对装配体进行动画渲染;运用ANSYS对搅拌桨进行净力学分析等。(3)厌氧干法发酵试验研究,包括设备前期调试过程中,以玉米秸秆和新鲜牛粪为原料对设备进行冷态调试,以及后续开展的厌氧干法发酵试验,在不同温度、不同TS条件下进行了103d的连续发酵,结果表明该系统运行正常,产气稳定,最高容积产气率可达到0.58m3/(m3·d),甲烷含量达56%,具有较高的原料降解率和较高的产气量,达到了设计要求。对整个系统进行质量平衡与能量平衡的分析,质量流分析结果表明,系统物质利用率可达到75.4%,反映其可再生性能高;能流分析结果表明,系统能量回收率较高,可达到73.12%,对厌氧发酵系统的可持续性发展具有重要意义。