稻秸水解及丙兩相厭氧發(fā)酵工藝研究.pdf

1、隨著農(nóng)作物秸稈數(shù)量的增加與其作為柴薪使用的減少,由秸稈過剩產(chǎn)生的露天焚燒與隨意遺棄等環(huán)境問題越來越嚴(yán)重,因此,秸稈厭氧發(fā)酵能源化利用,作為秸稈處置與利用的一個(gè)重要技術(shù)途徑,受到了廣泛關(guān)注。本文針對(duì)秸稈類有機(jī)物水解酸化困難,開展了秸稈化學(xué)與生物預(yù)處理技術(shù)的研究;同時(shí)針對(duì)傳統(tǒng)單相厭氧發(fā)酵技術(shù)存在秸稈降解率低、進(jìn)出料困難等問題,進(jìn)行了秸稈兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)的工藝技術(shù)研究,旨在為提高秸稈生物轉(zhuǎn)化率、實(shí)現(xiàn)秸稈高效能源轉(zhuǎn)化提供理論依據(jù)。
　　

2、 以稻秸為材料,在總固體(TS)8％、35℃的條件下,研究了NaOH、添加接種污泥及毛頭鬼傘菌(Coprinus comatus)等預(yù)處理對(duì)稻秸水解的影響。結(jié)果表明:稻秸經(jīng)3%NaOH預(yù)處理后能顯著提高生物水解效率,采用接種污泥及接種毛頭鬼傘菌聯(lián)合對(duì)稻秸進(jìn)行水解,25d的水解效果較各單獨(dú)生物水解效果顯著。為進(jìn)一步提高稻秸生物水解率與速率,從微生物生長(zhǎng)代謝的角度出發(fā),探討了添加麩皮、無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽、表面活性劑及調(diào)節(jié)初始pH值對(duì)毛頭鬼傘菌(Co

3、prinus comatus)水解稻秸速率的影響。結(jié)果表明:添加表面活性劑吐溫80(Tween80)能顯著提高稻秸生物水解率,其中添加5%Tween80(W/W)生物水解5d后水解液中揮發(fā)性總有機(jī)酸(VFA)的產(chǎn)量(66.44g/kg,VS)較對(duì)照(27.53g/kg,VS)顯著提高,水溶物化學(xué)需氧量(SCOD)含量較對(duì)照提高了81.67%。
　　 為進(jìn)一步探討接種毛頭鬼傘菌并添加Tween80對(duì)稻秸產(chǎn)氣性能的影響,將接種毛頭鬼

4、傘菌、添加Tween80水解5d后的水解液和稻秸分別進(jìn)行厭氧消化產(chǎn)氣試驗(yàn),結(jié)果表明:接種毛頭鬼傘菌與添加Tween80處理的水解液8d厭氧發(fā)酵累積產(chǎn)甲烷量較對(duì)照提高了79.89%,表明添加Tween80自身對(duì)有機(jī)酸轉(zhuǎn)化甲烷過程產(chǎn)氣未產(chǎn)生不利影響,且可能還促進(jìn)了水解液中水溶性有機(jī)物更易于厭氧發(fā)酵產(chǎn)出沼氣。經(jīng)5%Tween80生物水解后的稻秸的總固體(TS)和揮發(fā)性固體(VS)產(chǎn)甲烷量(341.11、377.02ml/g)較對(duì)照(288.8

5、3、320.93ml/g)顯著提高,且略高于未添加Tween80生物水解的處理(317.46、350.88ml/g),同時(shí)甲烷含量發(fā)酵3d后即達(dá)到50%左右,縮短了秸稈厭氧發(fā)酵的啟動(dòng)時(shí)間。
　　 論文在研究了秸稈預(yù)處理及水解速率基礎(chǔ)上,比較了秸稈單相與兩相厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣情況,探索了調(diào)控水解相間歇曝氣與調(diào)節(jié)pH值對(duì)兩相分離的影響,結(jié)果表明:秸稈兩相法厭氧發(fā)酵系統(tǒng)與單相法比,未能提高秸稈原料產(chǎn)氣量,但使沼氣中甲烷含量提高了35.47

6、%,可以獲得更好品位的沼氣。采用間歇曝氣方法,在使水解酸化相損失部分甲烷氣體同時(shí),水解酸化相產(chǎn)氣比例仍占系統(tǒng)的56.06%,相分離效果不佳。通過調(diào)節(jié)pH值,水解酸化相產(chǎn)氣所占系統(tǒng)比例由79.52%下降到18.88%,甲烷相產(chǎn)氣比例由20.48%提高到81.12%,初步實(shí)現(xiàn)了兩相分離。
　　 采用接種污泥及接種毛頭鬼傘菌聯(lián)合稻秸預(yù)處理方法,與NaOH預(yù)處理相比,其稻秸水解速率及產(chǎn)氣量無顯著差異,可替代秸稈的化學(xué)預(yù)處理;秸稈兩相法厭