小麥秸稈的厭氧生物降解性能和降解機(jī)理研究.pdf

1、我國(guó)每年產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈,相對(duì)于傳統(tǒng)的生物質(zhì)廢棄物處理方法,厭氧發(fā)酵技術(shù)能夠?qū)⒔斩掃M(jìn)行厭氧發(fā)酵,產(chǎn)生生物質(zhì)能源-秸稈生物氣(主要成分為甲烷和二氧化碳),而得到人們的廣泛關(guān)注。然而由于秸稈中木質(zhì)素與纖維素的鑲嵌結(jié)構(gòu),以及對(duì)秸稈降解性能和降解機(jī)理的研究不足,導(dǎo)致了秸稈厭氧發(fā)酵的效率低下,生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率不高,制約了秸稈厭氧發(fā)酵工業(yè)化的推廣。針對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵的不足,論文以小麥秸稈為原料,以中溫干式厭氧發(fā)酵為基礎(chǔ),提出了氨化厭氧發(fā)酵的新方法,研

2、究了相關(guān)的工藝過(guò)程,闡明了小麥秸稈的結(jié)構(gòu)變化、厭氧生物降解性能和降解機(jī)理。
　　 本論文的主要研究?jī)?nèi)容有三個(gè)部分。其一,以小麥秸稈為原料,在中溫條件下,研究了干式厭氧發(fā)酵快速啟動(dòng)的條件,優(yōu)化了快速啟動(dòng)的工藝;其二,采用紅外光譜(FTIR)、電子顯微鏡(SEM)、視頻光學(xué)接觸角測(cè)定儀(GBX)、熱重分析(TGA)等方法,研究了氨化處理前后小麥秸稈的微觀結(jié)構(gòu)變化;其三,詳細(xì)的研究了小麥秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝和厭氧生物降解過(guò)程,對(duì)發(fā)酵

3、前后秸稈成分的改變、發(fā)酵產(chǎn)氣量、COD濃度和發(fā)酵液pH等因素進(jìn)行了測(cè)定分析。
　　 研究結(jié)果表明:(1)在中溫條件下,尿素添加量占秸稈質(zhì)量的4.5%,豬糞與秸稈的質(zhì)量比為1:2,污泥的接種量為發(fā)酵總量的45%時(shí),秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率達(dá)到最佳,得到了秸稈干式厭氧發(fā)酵快速啟動(dòng)的最優(yōu)條件。(2)氨化處理使小麥秸稈纖維內(nèi)部發(fā)生明顯的變化,部分官能團(tuán)發(fā)生斷裂,纖維素與木質(zhì)素發(fā)生分離。氨化處理破壞了秸稈蠟質(zhì)層,表層由不親水變?yōu)橛H水,