農(nóng)業(yè)生物質(zhì)特性與厭氧消化產(chǎn)氣產(chǎn)酸關(guān)系研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)量可觀，但種類繁多，特性差異大。原料特性導(dǎo)致木質(zhì)纖維素難降解、氨氮抑制和高固體濃度發(fā)酵液傳熱傳質(zhì)性能差成為農(nóng)業(yè)廢棄物厭氧消化技術(shù)的瓶頸問題。針對上述問題，本研究以牛糞、豬糞和雞糞等畜禽糞便，以及預(yù)處理前后的小麥、玉米、水稻、油菜和棉花秸稈為研究對象，建立典型農(nóng)業(yè)生物質(zhì)與厭氧消化產(chǎn)氣產(chǎn)酸性能間的關(guān)系，對開展根據(jù)原料特性預(yù)測厭氧消化產(chǎn)能價值，從而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)高效合理開發(fā)具有重要意義。
　　針對原料特性數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題，以

2、10種典型農(nóng)業(yè)廢棄物為研究對象，全面分析20余種理化特性，參與構(gòu)建我國首個農(nóng)業(yè)生物質(zhì)基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)庫。同時，針對特性指標較多、分析成本過高的問題，使用主成分分析法歸納總結(jié)了不同類型原料區(qū)別于其他原料的主要特性指標。
　　針對不同原料厭氧消化性能差異大的問題，選用14種農(nóng)業(yè)生物質(zhì)原料，從生化產(chǎn)甲烷潛力測試、反應(yīng)動力學和連續(xù)反應(yīng)體系測試三個方面對原料厭氧消化的性能進行評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原料化學組分的類型和含量是控制產(chǎn)沼產(chǎn)酸潛力、生物降解性、

3、停留時間、產(chǎn)氣速率、營養(yǎng)元素利用率、毒性物質(zhì)積累程度等性能指標的關(guān)鍵因素。
　　針對木質(zhì)纖維類原料厭氧消化產(chǎn)氣難的問題，使用堿性過氧化氫預(yù)處理改善原料理化特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)去除木質(zhì)素是改善木質(zhì)纖維素類原料厭氧消化產(chǎn)沼性能的關(guān)鍵因素。通過斷裂酯鍵和醚鍵，預(yù)處理回收約90%葡聚糖和80%木聚糖的同時，去除30%-50%的木質(zhì)素，從而改善原料產(chǎn)沼性能。由于有機質(zhì)的損失，堿性過氧化氫預(yù)處理僅可提高部分種類原料的產(chǎn)甲烷潛力和生物降解性。

4、　　針對高氮高纖維原料連續(xù)厭氧消化易酸化的問題，使用未經(jīng)稀釋的雞糞和青貯玉米秸稈混合發(fā)酵，探討氨氮抑制和傳熱傳質(zhì)抑制協(xié)同作用下連續(xù)系統(tǒng)的產(chǎn)沼產(chǎn)酸性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)控制連續(xù)系統(tǒng)中氮元素的攝入量是解決高氮農(nóng)業(yè)廢棄物原料形成氨氮抑制的關(guān)鍵手段；具正反饋作用的多重抑制是高氮高纖維原料有效激發(fā)厭氧系統(tǒng)產(chǎn)酸潛力的重要原因；發(fā)酵液固體濃度<18%，總氨氮濃度≦7000 mg/L時，高氮高纖維農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)甲烷可行；發(fā)酵液濃度>20%，總氨氮濃度>9000

5、mg/L時系統(tǒng)產(chǎn)酸潛力較大，達60000 mg有機酸/L。
　　針對原料微量元素缺乏易造成連續(xù)系統(tǒng)酸化、傳熱傳質(zhì)抑制降低微量元素利用率的問題，通過持續(xù)添加缺乏的微量元素，探討微量元素對連續(xù)系統(tǒng)多重抑制的調(diào)控效力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多重抑制是阻礙微量元素最大程度發(fā)揮有利影響的重要原因；Ni、Se和 Co濃度分別低于0.30、0.10和0.10 mg/L，引發(fā)丙酸積累；添加微量元素在一定程度上可降低丙酸水平，緩解產(chǎn)沼性能惡化。
　　通過上