蘆筍秸稈NaOH預處理工藝條件和沼氣發(fā)酵的研究.pdf

1、我國是農業(yè)大國,每年產生的種植業(yè)廢棄物數(shù)目巨大,如不經過合理處理和利用會造成資源浪費和環(huán)境污染。2008年上海崇明島港沿鎮(zhèn)蘆筍種植面積達267公頃,蘆筍年產量3000噸,蘆筍廢棄秸稈量1000噸。大量蘆筍秸稈廢棄物隨意堆放在田間道路兩旁,自然堆漚發(fā)酵,影響農戶生產生活環(huán)境健康。因此,以蘆筍秸稈為代表的種植業(yè)廢棄物資源化處理問題嚴重,而厭氧發(fā)酵制取沼氣這一生態(tài)能源化利用方式既解決污染問題又變廢棄物為能源,是理想的選擇。沼氣燃燒后的產物是二

2、氧化碳和水,是一種用途廣泛并且無污染的生物能源。沼氣發(fā)酵后的殘余物可以用于農田施肥和生物農藥,實現(xiàn)環(huán)境零排放。目前針對農作物種植廢棄物、養(yǎng)殖業(yè)禽畜糞便、食品工業(yè)廢水等的厭氧發(fā)酵制沼技術已日趨成熟,但是由于秸稈等種植業(yè)廢棄物的有機成分主要以纖維素、半纖維素和木質素為主,其分子結構復雜,難以被厭氧微生物直接利用,所以又對沼氣發(fā)酵效率存在限制。針對這一問題,主要是通過各種預處理方法對秸稈類材料進行前期預處理,破化木質纖維素的結構,提高其分解效

3、率。本課題結合上海市科委項目(07DZ12050)“多種農業(yè)有機廢棄物沼氣發(fā)酵集中供氣技術的研究與示范”和上海市重大科技攻關項目(08DZ1900405)“農業(yè)廢棄物循環(huán)利用關鍵技術研究與應用示范”,擬通過蘆筍秸稈NaOH預處理技術參數(shù)的研究,解決秸稈廢棄物厭氧消化產氣困難的問題,為農業(yè)有機廢棄物規(guī)?；锂a氣提供切實可行的參考。試驗以NaOH預處理時預處理時間、NaOH濃度、NaOH溶液用量和原料粒徑大小各工藝參數(shù)為變量,通過觀測預處

4、理和發(fā)酵前后纖維素、半纖維素和木質素含量的變化,以及沼氣發(fā)酵過程中產氣量、pH值和甲烷含量的變化,從而確定了NaOH預處理蘆筍秸稈的最佳工藝條件。試驗結果表明:(1) NaOH預處理對蘆筍秸稈中木質纖維素的降解作用為半纖維素>木質素>纖維素。在本試驗中(NaOH濃度0％-10%),隨NaOH濃度升高,木質素降解程度增加。隨預處理中NaOH濃度升高,半纖維降解效果表現(xiàn)為先增后減。2.5%的NaOH對纖維素降解效果最明顯。沼氣發(fā)酵后大部分纖

5、維素、半纖維素得到分解,木質素難以利用,相對含量升高幅度150%-200%。(2) NaOH濃度過高或過低會影響蘆筍秸稈沼氣發(fā)酵產氣效果,經過一定時間的預處理可以減輕Na+對發(fā)酵的抑制作用。單因素試驗結果表明,3.6%-5%NaOH、15～20d是較佳的工藝參數(shù)。(3)蘆筍秸稈經粉碎和切割后使粒徑分布在2.5cm以下對NaOH預處理和沼氣發(fā)酵所產生的促進作用比篩分后各組效果要好,因此NaOH預處理和沼氣發(fā)酵時蘆筍秸稈不需要進行進一步篩分