稻秸水解及丙兩相厭氧發(fā)酵工藝研究.pdf

1、隨著農作物秸稈數量的增加與其作為柴薪使用的減少,由秸稈過剩產生的露天焚燒與隨意遺棄等環(huán)境問題越來越嚴重,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重要技術途徑,受到了廣泛關注。本文針對秸稈類有機物水解酸化困難,開展了秸稈化學與生物預處理技術的研究;同時針對傳統(tǒng)單相厭氧發(fā)酵技術存在秸稈降解率低、進出料困難等問題,進行了秸稈兩相厭氧發(fā)酵技術的工藝技術研究,旨在為提高秸稈生物轉化率、實現秸稈高效能源轉化提供理論依據。
　　

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)等預處理對稻秸水解的影響。結果表明:稻秸經3%NaOH預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合對稻秸進行水解,25d的水解效果較各單獨生物水解效果顯著。為進一步提高稻秸生物水解率與速率,從微生物生長代謝的角度出發(fā),探討了添加麩皮、無機營養(yǎng)鹽、表面活性劑及調節(jié)初始pH值對毛頭鬼傘菌(Co

3、prinus comatus)水解稻秸速率的影響。結果表明: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)性總有機酸(VFA)的產量(66.44g/kg,VS)較對照(27.53g/kg,VS)顯著提高,水溶物化學需氧量(SCOD)含量較對照提高了81.67%。
　　 為進一步探討接種毛頭鬼傘菌并添加Tween80對稻秸產氣性能的影響,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行厭氧消化產氣試驗,結果表明:接種毛頭鬼傘菌與添加Tween80處理的水解液8d厭氧發(fā)酵累積產甲烷量較對照提高了79.89%,表明添加Tween80自身對有機酸轉化甲烷過程產氣未產生不利影響,且可能還促進了水解液中水溶性有機物更易于厭氧發(fā)酵產出沼氣。經5%Tween80生物水解后的稻秸的總固體(TS)和揮發(fā)性固體(VS)產甲烷量(341.11、377.02ml/g)較對照(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),同時甲烷含量發(fā)酵3d后即達到50%左右,縮短了秸稈厭氧發(fā)酵的啟動時間。
　　 論文在研究了秸稈預處理及水解速率基礎上,比較了秸稈單相與兩相厭氧發(fā)酵的產氣情況,探索了調控水解相間歇曝氣與調節(jié)pH值對兩相分離的影響,結果表明: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,水解酸化相產氣比例仍占系統(tǒng)的56.06%,相分離效果不佳。通過調節(jié)pH值,水解酸化相產氣所占系統(tǒng)比例由79.52%下降到18.88%,甲烷相產氣比例由20.48%提高到81.12%,初步實現了兩相分離。
　　 采用接種污泥及接種毛頭鬼傘菌聯合稻秸預處理方法,與NaOH預處理相比,其稻秸水解速率及產氣量無顯著差異,可替代秸稈的化學預處理;秸稈兩相法厭