生物預(yù)處理玉米秸稈及其固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的研究.pdf

1、沼氣是一種可再生能源,本文主要研究了玉米秸稈與污泥混合固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣。玉米秸稈中碳氮比(C/N)較高而污泥中碳氮比較低,并包含利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的微生物菌群,若將玉米秸稈和污泥充分混合用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣,可滿足厭氧發(fā)酵體系所需的碳氮比,同時也無需添加其他接種物,具有較強的實用性和可操作性。為了實現(xiàn)固態(tài)厭氧發(fā)酵系統(tǒng)高效產(chǎn)氣,本論文擬以玉米秸稈為試驗底物,接入不同來源活性污泥,考察包括玉米秸稈預(yù)處理方法和厭氧發(fā)酵操作條件等因素對產(chǎn)氣效率的

2、影響,主要研究內(nèi)容和所得結(jié)論如下:
　　 1.玉米秸稈結(jié)構(gòu)致密導(dǎo)致纖維素等有效碳源難以直接高效利用,本文首先采用蟲擬蠟菌(Ceriporiopsissubvermispora)對玉米秸稈進行生物預(yù)處理,主要考察了含水量、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時間和錳離子濃度等因素對C.subvermispora選擇性降解木質(zhì)素的影響。結(jié)果表明,C.subvermispora選擇性降解玉米秸稈中木質(zhì)素的最適條件為:含水量70%、溫度30℃、時間18d以及

3、Mn2+1.4mmol/L。在此條件下,木質(zhì)素的降解率為34.82%,而纖維素降解率僅為10.03%,選擇系數(shù)為3.47,實現(xiàn)了最大限度地降解玉米秸稈中的木質(zhì)素和保留纖維素。
　　 2.以日產(chǎn)氣量和累積產(chǎn)氣量為指標,考察了不同來源污泥和玉米秸稈預(yù)處理方式對厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效果的影響。結(jié)果表明,相對于其他三種來源污泥,顆粒狀污泥的日均產(chǎn)氣量和累積產(chǎn)氣量最高,分別為3.75L/kgVS和56.29L/kgVS;對比堿處理和高溫高壓預(yù)處理

4、方式,經(jīng)微生物(C.subvermispora)預(yù)處理的玉米秸稈更有利于發(fā)酵產(chǎn)氣,所得同均產(chǎn)氣量和累積產(chǎn)氣量分別為12.07L/kgVS和181.09L/kgVS。因此選擇顆粒狀污泥和C.subvermispora預(yù)處理后的玉米秸稈用于固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣。
　　 3.以日產(chǎn)氣量和累積產(chǎn)氣量為指標,較系統(tǒng)地研究了固態(tài)厭氧發(fā)酵過程參數(shù)如溫度、接種量和堿濃度等對產(chǎn)氣效率的影響,其中測定和分析發(fā)酵過程中包括TS、VS、VFA和堿度在內(nèi)的多

5、種指標,并結(jié)合木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的變化規(guī)律,確定C.subvermispora預(yù)處理玉米秸稈和顆粒狀污泥固態(tài)厭氧發(fā)酵的限制因素。結(jié)果表明,在溫度35℃,接種量10:1和堿濃度5.0%的條件下,日均產(chǎn)氣量和累積產(chǎn)氣量分別為14.07L/kgVS和211.09L/kgVS,均比對照組高約88%。在此過程中,TS和VS的降解率分別為6%和35%,表明有機物被利用產(chǎn)沼氣;發(fā)酵后揮發(fā)性脂肪酸(VFA)為106mmol/L,比發(fā)酵前提高了6m