稻秸預(yù)處理厭氧消化及聯(lián)合消化提高甲烷產(chǎn)量的研究.pdf

1、作為一種可再生能源，生物質(zhì)的開發(fā)利用無(wú)論從能源和環(huán)境的角度都是十分重要的，它能降低快速增長(zhǎng)的化石燃料的消耗速率。化石燃料儲(chǔ)量有限，而且燃燒引起溫室氣體的排放，尋找可替代的清潔能源迫在眉睫，例如由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化來(lái)的沼氣。水稻秸稈是可轉(zhuǎn)化成可再生能源的眾多生物質(zhì)原料之一，在中國(guó)產(chǎn)量最多的木質(zhì)纖維素農(nóng)作物廢棄物之一，年產(chǎn)量在1.8-2.7億噸之間。水稻秸稈主要以一些傳統(tǒng)的方法被利用，其中最多的處理方式是田間就地焚燒。但秸稈的露天焚燒會(huì)釋放引起肺部

2、和呼吸道疾病的污染物，危害環(huán)境和公眾安全。然而，水稻秸稈在厭氧消化中需要預(yù)處理或與動(dòng)物糞便聯(lián)合消化才能提高產(chǎn)沼氣效率。本論文研究了稻秸與鴨糞的聯(lián)合消化，機(jī)械粉碎與生物預(yù)處理相結(jié)合的對(duì)稻秸厭氧消化的最大產(chǎn)沼氣量和能量輸出的影響，旨在為工程化應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要結(jié)果如下:
　　1)研究了7種不同的稻秸與鴨糞基質(zhì)混合比例比在不同溫度（37℃和55℃）和不同初始pH值（基質(zhì)原始pH值和對(duì)照組pH7.0）的聯(lián)合厭氧消化產(chǎn)沼氣的性

3、能。在溫度37℃和初始pH7.0條件下，提高鴨糞在基質(zhì)中比例能促進(jìn)甲烷產(chǎn)量;而在55℃下能縮短厭氧消化停留時(shí)間。稻秸與鴨糞以40∶60的配比時(shí)具有最佳的甲烷含量和甲烷產(chǎn)量。在厭氧消化開始后的15d內(nèi)獲得約90.4％的沼氣產(chǎn)量，伴隨著205 mL/g VS的產(chǎn)甲烷潛力。基于第一輪試驗(yàn)的結(jié)果，又研究了總固體濃度（TS10％和20％）對(duì)稻秸和鴨糞聯(lián)合消化的影響?？紤]到單位體積的效率，TS20％的干發(fā)酵比10％的濕發(fā)酵提高了150％(55℃，稻

4、秸和鴨糞50∶50)。
　　2)研究了稻秸經(jīng)白腐菌Pleurotus ostreatus和Trichoderma reesei處理（TS20％干發(fā)酵）以提高生物降解能力和甲烷產(chǎn)量。研究了含水率(65，75 and85％)和處理時(shí)間(10，20 and30 d)對(duì)預(yù)處理中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解和厭氧消化中甲烷產(chǎn)量的影響。含水率75％下P.ostreatus處理20 d具有最佳的降解效果，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素去除率33.4％和木質(zhì)素/

5、纖維素去除比4.2。相同含水率和處理時(shí)間條件下。相比之下，Trichoderma reesei實(shí)現(xiàn)了23.6％的木質(zhì)素去除率和2.88的木質(zhì)素/纖維素去除比。兩種白腐菌處理后，稻秸的產(chǎn)甲烷潛力分別可達(dá)到263 and214 L/kg VS，相比未經(jīng)過(guò)處理的水稻秸稈，產(chǎn)氣提高了120％和78.3％。
　　3)研究不同物理預(yù)處理（粉碎）結(jié)合生物預(yù)處理（Pleurotus ostreatus）以提高稻秸在干發(fā)酵中的生物降解性和沼氣產(chǎn)量。

6、研究了稻秸粉碎(≤2 mm)和不同的處理時(shí)間(10，20，30 d)對(duì)預(yù)處理中木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的降解和厭氧消化中甲烷產(chǎn)量的影響。粉碎和處理時(shí)間對(duì)木質(zhì)素去除率和甲烷產(chǎn)量有明顯的提高效果。白腐菌處理30 d后再粉碎進(jìn)行厭氧消化，實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素去除率30.4％和木質(zhì)素/纖維素去除比4.2，產(chǎn)甲烷潛力最高達(dá)258 L/kg VS，比未處理的水稻秸稈產(chǎn)氣提高了165％。
　　4)研究了白腐菌和粉碎處理后稻秸的連續(xù)厭氧消化產(chǎn)沼性能(TS