稻秸的高效滲漉降解與厭氧發(fā)酵工藝研究.pdf

1、秸稈作為一種優(yōu)質的生物質能源,對改善我國的能源結構,緩和全球氣候變化,具有重要作用。然而由于秸稈中纖維素與木質素的鑲嵌結構,導致秸稈在發(fā)酵過程中降解效率不高、消化時間長、產氣率低,從而限制了秸稈制沼的大規(guī)模應用。
　　為解決上述問題,本文以南方常見的稻秸為研究對象,通過科學試驗與數(shù)據(jù)處理,對稻秸滲漉降解后再進行厭氧發(fā)酵產沼氣的實驗研究,得到以下主要內容與研究結論:
　　1.稻秸滲漉降解最佳工藝條件的確定。稻草的水解酸化是制備

2、沼氣的關鍵步驟。為使?jié)B漉處理技術在稻草的高效降解中得到更好地應用,通過單因素篩選及正交試驗,得出稻秸滲漉降解的最適條件:料液比為1:8,發(fā)酵溫度為37℃,尿素溶液濃度為3％,吐溫-80用量為0.2%。該條件下滲漉降解稻秸的降解率顯著高于對照組,7d降解率達到了49.14%,相比對照組提高了66.66%。滲漉降解后,反應體系pH維持在7~7.5之間,稻秸半纖維素被大量降解,纖維素和木質素也有不同程度的降解;稻秸表層乳突和瘤狀的致密結構幾乎

3、被完全破壞,深層長細胞暴露,并出現(xiàn)不同程度的崩解。
　　2.稻秸厭氧發(fā)酵最佳工藝條件的確定。在中溫的條件下,采用單因素分析方法,對稻秸厭氧發(fā)酵有重要影響的因素氮源、氮源添加量、總固體含量進行分析。結果表明:添加的最適氮源為尿素,在尿素添加量為4%(尿素占稻秸質量比)、總固體含量為5%的條件下,厭氧發(fā)酵的產氣效果最好。厭氧發(fā)酵后,平均甲烷含量在63%左右,單位TS產氣率為220 mL/g左右。
　　厭氧發(fā)酵后,稻秸的TS含量由

4、滲漉降解后的54.50%降到43.78%,纖維素的含量也在厭氧發(fā)酵后大幅降低,說明在厭氧發(fā)酵過程中主要被降解的是纖維素,同時半纖維素、木質素的含量也有不同程度的降低。
　　稻秸經厭氧發(fā)酵后剩余的沼渣中,氮、磷、鉀三種元素的含量都得到了平衡,氮、磷、鉀三種元素的含量分別提高到3.7%、1.0%、2.9%,因而具有良好的肥力特性,適于農村種植業(yè)的廣泛使用。
　　此外,不同形式氮源、尿素添加量對稻秸厭氧發(fā)酵過程的影響試驗中,對總氮