農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵的接種物馴化特性研究.pdf

1、厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼技術(shù)可以將秸稈等一類有機(jī)質(zhì)在厭氧微生物作用下轉(zhuǎn)化成一種可替代化石能源的清潔能源——沼氣。它不僅可以對(duì)大量秸稈資源進(jìn)行充分利用,還能解決秸稈生物質(zhì)的能源轉(zhuǎn)化問題。
　　 本課題以切碎的稻草秸稈為底物,對(duì)厭氧活性污泥進(jìn)行直接馴化,并針對(duì)稻草秸稈中元素成分比例以及厭氧發(fā)酵微生物所需的營(yíng)養(yǎng)元素,在培養(yǎng)液中添加一定量的不同種類營(yíng)養(yǎng)鹽。根據(jù)接種后培養(yǎng)液的產(chǎn)氣、產(chǎn)甲烷情況以及物料的理化環(huán)境指標(biāo)來考察接種物的活性和馴化情況,優(yōu)化接種

2、物馴化條件。最后采用厭氧發(fā)酵一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,比較不同反應(yīng)條件下的動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異,進(jìn)一步探討其反應(yīng)機(jī)理。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明,在常溫以及不經(jīng)其他預(yù)處理的條件下,以秸稈為唯一底物的厭氧發(fā)酵能夠穩(wěn)定運(yùn)行,發(fā)酵持續(xù)時(shí)間約100 d,產(chǎn)氣率在204.3～373.3ml·g-1TS秸稈,平均甲烷含量在60％～80％之間。所有工況在整個(gè)發(fā)酵過程中均有兩個(gè)明顯的產(chǎn)氣高峰;發(fā)酵前期的水解酸化過程對(duì)后續(xù)甲烷化過程有促進(jìn)作用,這

3、是發(fā)酵中后期出現(xiàn)第二個(gè)產(chǎn)氣高峰的主要原因。不同營(yíng)養(yǎng)鹽的添加對(duì)接種物馴化的影響主要在于日產(chǎn)氣高峰的提前、發(fā)酵周期的縮短,一定程度上也會(huì)對(duì)產(chǎn)氣量提高有所貢獻(xiàn)。磷酸鹽的添加作用在于滿足了接種物對(duì)于P、K營(yíng)養(yǎng)元素的需求,有利于其高效發(fā)揮。從產(chǎn)氣量來看,效果最顯著的是添加Ca2+和Mg2+,產(chǎn)氣高峰比對(duì)照組提前5～10 d;添加Mg2+的試驗(yàn)產(chǎn)氣量比發(fā)酵正常的對(duì)照組高出10％左右。這兩種金屬離子能提高微生物細(xì)胞的通透性,有利于養(yǎng)分的吸收。