随着大中型畜禽养殖业的发展,快速有效的处理畜禽粪便成为当务之急,具有节约用水、管理方便、产气率高、可解决污染、提供可再生能源、处理成本低等优点的厌氧干发酵技术已经成为研究的热点。厌氧干发酵又称为固体厌氧发酵,由于其固体含量较高,原料中自由流动的水分较少,浓度梯度大,进出料难,传热传质不均匀,且容易造成酸中毒,制约着厌氧干发酵技术的推广。针对这种状况本课题研究开发了一种实验室规模的多层床厌氧干发酵反应器,在已有厌氧反应器的内部增加分层床,对发酵原料进行分层并对渗滤液进行回流,以期改善和强化反应器中气液固三相热质交换的效果。试验中以猪粪为发酵底物,稻草为调理料,研究在渗滤液回流条件下分层和床层厚度对干发酵产气特性的影响,结果表明：(1)较薄的分层对原料厌氧反应前期的产气特性有显著影响,原料床层厚度由250mm降为150mm时,最高日产气量由97.4L增加至111.9L,升高了14.9%,产气峰值出现的时间提前了5d。在薄床层反应器中降低床层厚度,能够促进发酵原料的传质效率,提高最大产气量,缩短达到产气峰值的时间,较薄的床层反应器对原料发酵后期的日产气量没有明显的影响。在较深的床层厚度反应器中,当原料床层厚度由900mm将为300mm时,最高日产气量由130.2L增加至166.6L,升高了28.0%,但在反应前期提高床层厚度,日产气量峰值出现的时间提前了7d,缩短到达产气峰值的时间,并增加前期日产气量,在厌氧反应后期,降低床层厚度能够提高日产气量。(2)在相同的反应天数里较薄的分层对原料的累计产气量有显著影响,降低床层厚度能提高原料的累计产气量和TS产气率。原料床层厚度由250mm降为150mm时,累积产气率由135.7L/kg增加到172.1L/kg,累计产气量由1896L增加至2519.0L,两者均提高了26.8%。较深的分层对原料的总累计产量影响不大,但能够对前后期的累积产气量和TS产气率产生一定的影响,在试验前期,升高床层厚度能够提高前期的累计产气量,降低床层厚度能够提高后期的累计产气量。(3)较薄的分层对甲烷含量有一定的影响,降低床层厚度能够提高甲烷峰值,甲烷含量峰值可增加9%,甲烷峰值出现的时间提前了4d,但对原料后期甲烷含量没有明显影响。较深的分层能够阶段性提高甲烷含量,增大床层深度前期甲烷含量首次超过45%以上的时间提前了5d,并提高发酵初期气体中的甲烷含量,在后期降低床层厚度则能够增加甲烷含量,但从总体上来讲,对甲烷含量的影响不明显。(4)随着反应的进行,pH值逐渐增大,COD值逐渐降低,较薄的分层对原料渗滤液中pH值和COD浓度有显著影响,250mm、200mm和150mm3个不同处理组的pH从初始值分别升高了8.6%、6.5%和4.8%,COD下降了21.0%、15.0%和14.0%,随床层厚度的减小,渗滤液中的pH值和COD浓度相对变动的比例较小,床层厚度明显影响渗滤液的入渗和回流效果。较深的分层与薄层表现出相同的特性,当原料床层厚度由900mm将为300mm时,最终pH分别升高了9.1%、6.7%、4.0%,COD分别下降了24.0%、19.2%、16.1%。(5)分层主要通过改善渗滤液的回流特性,来提高发酵原料的累计产气量。(6)当床层底部的孔隙过小时,回流的渗滤液将主要聚集在反应器中中间偏下的分层床中。(7)对于较薄床层厚度厌氧发酵反应器,在没有外热源条件下,原料内外界温度有很大程度的正相关性,相关系数为0.7左右,因此需对薄床层反应器增加加热措施,以保证厌氧发酵所需的温度。较薄的床层厚度在回流条件下能够提高厌氧发酵的效率,但较薄的床层厚度不利于提高好氧堆置阶段的温度,因此可增加厌氧发酵反应器的床层厚度。