不同预处理方法对麦秆厌氧消化产气特性的影响

【目的】探索不同的生物和化学预处理方法对麦秆厌氧发酵产气的影响,为提高麦秆能源转化率提供依据。【方法】采用自行设计的可控恒温发酵装置,以经生物（复合菌剂、糖酵酶、沼液）和化学（NaOH（添加量为60 g/kg）和氨水(20 mL/L)）方法预处理过的麦秆和未处理麦秆（CK）为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体（TS）质量分数为8%的条件下进行批次厌氧发酵（35 ℃）,分析复合菌剂、糖酵酶、沼液、NaOH和氨水对麦秆厌氧发酵产气量、甲烷含量和pH值变化的影响,并对其产气指标（干物质产气率、挥发性干物质（VS）产气率和甲烷平均含量）进行比较。【结果】各预处理方法均可明显提高麦秆的日产气量峰值,并可提早产气高峰的出现时间。各处理总产气量的高低顺序为：NaOH＞复合菌剂＞糖酵酶＞沼液＞氨水＞CK;与CK相比,不同生物和化学预处理方法可提高麦秆产气量5.85%～48.16%,提高甲烷平均含量15.06%～39.47%。经NaOH预处理的麦秆发酵后总产气量为12 620 mL,比CK提高了48.16%;甲烷平均含量为46.8%,比CK高出39.47%。随着发酵时间的延长,所有处理pH均呈先下降后升高直至趋于稳定的变化趋势。经NaOH处理的麦秆发酵后TS、VS产气率显著高于其他处理(P＜0.05)。【结论】用NaOH（添加量为60 g/kg）对麦秆进行预处理后在35 ℃下厌氧发酵,可以有效提高麦秆的产气量。     

生物预处理耦合湿法储存对玉米秸秆产沼气性能的影响

秸秆储存是确保秸秆沼气工程原料稳定供应的有效手段，预处理是提高秸秆沼气化利用效率的有效方法。为促进秸秆沼气化利用，以玉米秸秆为研究对象，在短期浸泡、长期厌氧两种湿法储存过程中，分别添加沼液、牛粪、菌剂进行生物预处理，对比分析玉米秸秆成分和沼气产气性能的变化。结果表明，生物预处理耦合湿法储存，能有效提高玉米秸秆产沼气性能。当短期浸泡预处理储存时，随储存时间推移，各试验组纤维素、半纤维素含量逐渐降低，TS产气率逐渐提升；其中菌剂组产沼气性能最佳，储存20 d后TS产气率最高，达492.6 m³·t^-1,比对照组高18.78%。当长期厌氧预处理储存时，各试验组纤维素、半纤维素在储存前60 d降解较快、后期降解缓慢，TS产气率呈现先升后降的趋势，其中菌剂组产沼气性能最佳，TS产气率在第60天达到最高值522.1 m³·t^-1,较对照组增长60.89%;而沼液组、牛粪组TS产气率分别从第50天、第180天后低于对照组。因此，在秸秆沼气工程运行过程中，可结合实际情况选择合适的预处理储存方式，提高秸秆TS产气率。     

不同复合菌剂对玉米秸—猪粪混合原料厌氧发酵产沼气的影响

在粉碎的玉米秸秆中添加不同的复合菌剂进行预处理,研究玉米秸—猪粪混合原料厌氧发酵产沼气的能力。结果表明:添加复合菌剂处理比不添加复合菌剂处理累计产气量高10%以上;CH4含量相差不大,变化趋势基本一致。     

微生物预处理稻草秸秆产沼气试验研究

[目的]寻求一种高效经济的微生物预处理方法。[方法]利用实验室培养的黑曲霉、青霉和根霉对稻草秸秆进行前期预处理,分预处理5和10d2组,将预处理后的稻草进行厌氧沼气发酵,考察经菌处理后的稻草产气效果。[结果]预处理5d的稻草发酵产沼气的周期为56d,产气高峰出现在发酵的第16天。经青霉、黑曲霉和根霉复合菌预处理的稻草产气效果最好,其TS产气潜力为136.03ml/g,比对照组提高了64.22%,VS产气潜力为166.07ml/g,比对照组提高65.92%。从经菌预处理10d的稻草产气效果来看,对照组产气总量高于试验组。[结论]从TS、VS产气潜力及产气总量来看,菌预处理稻草5d的效果要高于菌预处理稻草10d的;从不同菌剂预处理效果来看,以黑曲霉、青霉和根霉复合菌剂预处理的效果最好。     

纤维素酶预处理甘蔗叶产沼气研究

以甘蔗叶为发酵原料,研究纤维素酶预处理对甘蔗叶产沼气效果影响。结果表明,产气量随着纤维素酶用量的增加而增加,当纤维素酶添加量为1%时,产气量最大,可达641 L,此时纤维素降解率也最高。通过扫描电镜观察甘蔗叶的表观形态结构表明,经0.5%和1%纤维素酶预处理后,甘蔗叶的纤维结构遭到较明显的破坏,但是发酵后的物料中仍残留大量的纤维素类物质,说明甘蔗叶尚存在进一步的沼气发酵潜力。     

杨树叶与猪粪混合发酵产沼气研究

[目的]探讨杨树叶与猪粪混合发酵生产沼气的效果,为落叶资源循环利用提供新途径.[方法]将杨树叶堆沤后,与猪粪按照不同比例(1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1)混合,于35℃下发酵,分析不同原料配比对沼气产量、所产沼气中甲烷含量及沼液pH的影响,并对初始pH进行优化.[结果]纯杨树叶发酵的总产气量和总固体(TS)产气率较低;添加猪粪混合发酵后,总产气量和TS产气率随猪粪添加量的增加而大幅提高,其中以叶粪比1∶2最高,总产气量和TS产气率分别为7338mL和262 mL/g,且比纯猪粪发酵的TS产气率提高了10.1%,沼气中甲烷含量略高,发酵至第7d超过50.0%,发酵pH较稳定.初始pH设为7.50~8.00最适合沼气产生.[结论]杨树叶不宜作为单独原料进行发酵,以1∶2比例混合猪粪进行发酵产沼气的效率最高,且可提高杨树叶的利用率.     

棘孢木霉1285对麦秸的降解及厌氧发酵的影响

为了提高秸秆厌氧发酵产气效率,本研究以1株新分离的秸秆降解菌棘孢木霉(Trichoderma asperellum1285)对麦秸木质纤维进行生物预处理,研究T.asperellum 1285对麦秸木质纤维的降解效果,并确定最佳的生物预处理时间;随后将生物预处理的秸秆原料用于中温[(37±1)℃]厌氧发酵产沼气研究。结果显示:T.asperellum1285对麦秸的木质纤维具有较好的降解能力,可有效降解木质素,保留纤维素并降低干物质损失率,降解预处理8d时,木质素损失率比对照组提高了53.09%,而干物质损失率、半纤维素损失率、纤维素损失率分别比对照组降低了55.89%、16.08%、50.91%;扫描电镜、红外光谱结果进一步证明麦秸经T.asperellum 1285预处理,木质素可被有效降解而纤维素保留并暴露在外。将经过T.asperellum1285生物预处理8 d后的麦秸用于中温厌氧消化产沼气,总产气量和总产甲烷量分别为(14 774.30±216.56)ml、(7 638.90±165.36)ml,较未经过生物预处理的对照组分别提高14.05%、16.01%。表明麦秸经T.asperellum 1285预处理可有效提高麦秸厌氧发酵产气效率。     

玉米秸秆不同预处理产沼气对比试验

玉米秸秆直接经过预处理A(对照),玉米秸秆用复合菌剂绿秸灵预处理B,玉米秸秆用纤维素酶A和纤维素酶B混合预处理C,玉米秸秆和牛粪尿混合预处理D,4种不同预处理方式的玉米秸秆产沼气对比试验。结果表明:用复合菌剂处理过的玉米秸秆试验B,用纤维素酶处理过的玉米秸秆试验C和玉米秸秆与牛粪尿混合试验D,平均产气量均高于直接经过预处理的玉米秸秆对照试验A,分别提高了33.47﹪,35.76﹪,36.65﹪;处理D的秸秆产沼气比处理B和处理C的秸秆产沼气早2天,比处理A(对照)的纯秸秆产沼气早5天。     

不同微生物菌剂对甘蔗滤泥腐解效果的影响

采用室内模拟堆肥的方法,研究了3组不同的微生物复合菌剂对甘蔗滤泥腐解效果的影响。结果表明,HM发酵基、SQ复合菌和有机废弃物快腐微生物菌剂能加速甘蔗滤泥的腐熟和提高甘蔗滤泥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率。堆肥25d后,经HM发酵基、SQ复合菌和有机废弃物快腐微生物菌剂处理的滤泥的T值降到了0.6,木质素的降解率分别比不接种微生物菌剂的对照处理提高了45.46%、39.95%、64.77%,纤维素的降解率分别提高了35.58%、36.34%、36.59%,半纤维素的降解率分别提高了27.87%、28.98%、30.78%。     

农村污水与玉米秸秆耦合对厌氧发酵特性的影响

为研究农村生活污水与玉米秸秆耦合厌氧发酵特性,实现农村污水就地资源化利用和提高秸秆利用效率。比较了污水堆沤和污水浸泡预处理对玉米秸秆产气特性的影响,采用生活污水调节玉米秸秆含水率至70%混合堆沤8d(T1)和污水与秸秆质量比为10∶1混合浸泡3d(T2)两种预处理方式,处理后取样进行厌氧发酵试验。试验结果表明:T1和T2预处理后,秸秆中有机碳、挥发性固体、纤维素和半纤维素相对含量均下降,且T1试验组下降幅度均大于T2试验组,而木质素相对含量均小幅上升;T1试验组厌氧发酵后纤维素和半纤维素降解率分别提高9.47%和5.40%,T2试验组分别提高7.82%和3.33%,两种处理后纤维素降解率的提高幅度均明显大于半纤维素;与对照组相比,T1试验组产气高峰期相对提前2d,但累积产气量下降3.12%;T2试验组产气相对滞后3d,但累积产气量提高12.38%。污水堆沤处理有利于玉米秸秆厌氧发酵启动,缩短启动时间,促进后续发酵纤维素类的降解,但秸秆中可利用有机质含量相对减少,导致产气量下降;污水浸泡处理有利于厌氧发酵过程中纤维素和半纤维素的降解,提高二者降解率,进而提高累积产气量,但浸泡处理后发酵系统启动相对滞后,短时间内(5d)可以恢复。     

稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究

[目的]对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析,以提高产气率,最大限度地提高秸秆原料利用率。[方法]采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、总固体含量、碳氮比进行分析。[结果]沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量34%,总固体含量6%,碳氮比25∶1。经验证,最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件(接种量50%,总固体含量5.6%,碳氮比22∶1)下的总产气量提高了27.60%。[结论]为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。     

外源纤维素酶在秸秆还田上的应用研究

为探求提高土壤中秸秆发酵效率的新途径,采用室内培养和盆栽土培方式研究了秸秆配施外源纤维素酶对秸秆分解速率及后季作物生长的影响。结果表明,小麦秸秆、玉米秸秆加酶处理与不加酶处理的降解率存在极显著差异(p<0.01),到培养结束时,小麦秸秆加酶处理降解率高出不加酶处理7.10~11.86个百分点,玉米秸秆处理高出8.01~14.04个百分点;秸秆配施纤维素酶还可以促进后季作物生长,盆栽小麦籽粒产量比对照提高17.52%~29.61%,叶绿素含量、根系活力、株高和干物质含量比对照也有所提高。     

沼液在甘蔗叶循环利用中的应用研究

研究了沼液在甘蔗叶循环利用中的应用潜力和途径。在厌氧发酵产沼气实验中,用沼液浸泡长度1~2 cm甘蔗叶5 d的效果最好,沼气总产量为1101.2 L,甲烷含量为57.8%,沼气总产量较对照提高了106.0%。在甘蔗叶快速降解实验中,采用沼液淋洒甘蔗叶+猪粪复合物料方法的降解效果最好,物料降解率达83.15%,较对照提高了36.7个百分点。     

稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究

[目的]对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析,以提高产气率,最大限度地提高秸杆原料利用率。[方法]采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、总固体含量、碳氮比进行分析。[结果]沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量34%,总固体含量6%,碳氮比25：1。经验证,最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件（接种量50%,总固体含量5.6%,碳氮比22：1）下的总产气量提高了27.60%。[结论]为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。     

沼液预处理对蔬菜秸秆厌氧消化性能的影响

为探究不同沼液预处理时间对蔬菜秸秆厌氧消化产甲烷特性的影响，以黄瓜、番茄、茄子和辣椒4种蔬菜秸秆为原料，用猪粪沼液在（35.0±0.5） ℃分别处理3、5、7和9 d后进行中温批式厌氧消化试验。结果表明，预处理时间对蔬菜秸秆木质纤维素降解效果及其厌氧消化性能均有较大影响。随着预处理时间的延长，各蔬菜秸秆中纤维素和半纤维素的降解率逐渐提高（1.53%～24.47%和2.11%～52.48%），但木质素难以降解。不同蔬菜秸秆的最佳预处理时间不同，番茄秸秆和辣椒秸秆的最佳预处理时间均为5 d，最大累积甲烷产量分别为147.95和99.17 mL·g^-1，较未处理分别提升36.52%和26.33%；黄瓜和茄子秸秆的最佳预处理时间均为7 d，最大累积甲烷产量分别为152.42和129.84 mL·g^-1，较未处理分别提升38.00%和27.42%。同时，沼液预处理能够缩短蔬菜秸秆的厌氧消化周期（T₉₀缩短了3～8 d）。整体上，沼液处理后4种蔬菜秸秆的产甲烷性能从大到小依次为：黄瓜秸秆>番茄秸秆>茄子秸秆>辣椒秸秆。综上所述，猪粪沼液作为预处理剂可以有效提高蔬菜秸秆的厌氧消化性能，且最佳预处理时间为5～7 d。     

沼液浸种对陆地棉生长及产量的影响

通过沼液在陆地棉上的试验,确定沼液浸种的最佳方法.试验采用单因子完全随机区组试验设计,对不同的沼液浸种时间进行田间试验研究.结果表明,沼液浸种各处理的出苗率都比对照高,平均高出0.5;～3.5;,其中以沼液浸种8 h的出苗率最高为85.5;.沼液浸种的处理衣分、单铃重、籽指都比对照要高, 其中以沼液浸种8 h表现得比较好,比对照衣分高1.1;, 单铃重高0.3 g,籽指高0.11.各处理单株增铃数为0.1～0.5个,各处理间差异不大.虽然经过沼液浸种的叶绿素含量较高,但是各处理间产量差异不大.     

腐熟剂预处理对水稻秸秆厌氧发酵的影响研究

农作物秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素,通常需要预处理后再对其进行厌氧发酵。试验采用腐熟剂对水稻秸秆进行生物预处理,研究了不同预处理时间和腐熟剂的添加量对厌氧发酵效果的影响,分析了发酵过程中产气量、p H和沼气中甲烷含量的变化。结果表明:腐熟剂预处理时间2d、腐熟剂投加量为秸秆用量的0.2%时,发酵前期物料p H下降显著、产气量高。预处理时间过长或腐熟剂添加量过多,会导致易降解有机物的大量消耗,不利于产气量的增加和发酵后期甲烷含量的稳定。