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针对我国的能源现状及城市固体废弃物和农村秸秆处理利用的现状,分析了城市固体废弃物和农村秸秆的生物质潜能,提出了有机固体废弃物高效好氧-厌氧联合反应能源回收与利用系统的构想。设计并搭建了相关实验平台,并以玉米秸秆为原料,分别对其微生物好氧分解产热特性,厌氧分解产气、产能特性及其工艺参数,以及好氧-厌氧联合反应产能特性进行了实验研究,并对回收利用有机固体废弃物好氧分解产热对建筑物供暖与生活热水供应的可行性、厌氧分解制备生物燃气驱动燃气热泵及其余热回收效率及系统的综合产能速率进行了理论分析。研究结果表明：(1)对于玉米秸秆好氧分解产热特性实验研究,在进风平均温度31.6℃条件下,出风温度峰值达57.9℃；平均产热速率为3.0W/kg(以湿重计),折合单位容积反应器产热速率为501.6W/m3,7d可回收总热量为342.7MJ(约合95.2kWh)；高温反应阶段(≥50℃)的平均产热速率为3.7W/kg(以湿重计),可回收热量为270.7MJ(约合75.2kWh),占总产热量的79.0%。对典型四口之家,同时满足家庭每天热水供应和120d采暖期内每天建筑采暖热量需求,需要反应物料37kg/d,可回收热量为18.65kWh/d。(2)玉米秸秆厌氧分解生产生物燃气的最佳工艺参数为：含固率22.5%(干式),温度55+1℃,集气压力采用常压或负压,并添加适量的微量元素。在此条件下,日产气率峰值达2.59m3/(m3·d),15d日平均产气率达1.05m3/(m3·d),平均甲烷浓度59.5%,折合15d的单位容积反应器平均产能速率为259.6W/m3。(3)玉米秸秆好氧-厌氧联合反应综合产能速率为646.7W/m3,比单独的厌氧反应产能速率提高211.4%。(4)以生物燃气为一次能源并且带余热回收的热泵系统的一次能源利用率高达1.624,分别可比不带余热回收的生物燃气热泵、电动热泵、燃煤锅炉和燃气锅炉提高36.7%、40.6%、84.5%和116.5%；厌氧反应能源回收并驱动生物燃气热泵的综合产能速率为421.6W/m3,即供应1kW热量仅需净容积为2.37m3的厌氧反应器；好氧-厌氧联合反应能源回收并驱动生物燃气热泵的综合产能速率高达737.2W/m3。