碱预处理稻秆与猪粪混合厌氧发酵特性研究

采用不同浓度的Na OH对稻秆进行预处理,对碱处理的糖化效果、作用机制以及对混合厌氧发酵产甲烷的影响进行了研究。结果表明:当NaOH溶液浓度为1.5%(W/V)时产还原糖质量分数最高,达到71.6 mg·g~(-1)稻秆,远高于对照组(P0.01);扫描电镜(SEM)分析发现预处理后稻秆结构松散,细胞壁松弛,外壁比表面积增大,生物可利用性增加;傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和同步热分析仪(TG)分析均发现,NaOH预处理改变了稻秆的结构特征,木质素和半纤维素含量发生了变化;采用全自动甲烷潜力测试系统(AMPTS)对预处理稻秆及其与猪粪混合发酵产甲烷特性进行了分析,发现经1.5%NaOH预处理的稻秆中温厌氧发酵累积产甲烷量为327.10 m L·g~(-1)VS,远高于对照组稻秆的产甲烷量(P0.01);将经1.5%Na OH处理后的稻草秸秆与猪粪进行混合厌氧发酵,累积甲烷产量达到了340.95 mL·g~(-1)VS,比未处理稻秆猪粪混合组的272.23 mL·g~(-1)VS提高了25.24%(P0.01),比单一碱处理稻秆组提高了4.23%(P0.05)。研究结果表明1.5%Na OH预处理能够有效改善稻秆纤维结构,提高其与猪粪混合厌氧发酵的产甲烷效率。     

三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性及产物稳定性研究

为研究湿地植物能源化利用潜力,采用全自动甲烷潜力测试系统对不同温度下三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性进行评价,并对产甲烷过程及发酵产物稳定性进行模拟和分析。结果表明:在30 d发酵周期内,中温(37℃)下三种湿地植物巨菌草、狐尾藻和水葫芦累积甲烷产量分别达166.5、159.4、236.9 m L·g~(-1)VS,分别比常温(25℃)提高了29.6%、18.3%和39.9%(P0.01),且中温发酵产气速度更快,发酵周期更短,挥发性固体(VS)去除率更高;采用热重-示差扫描量热法(TG-DSC)对发酵产物稳定性进行分析,TG曲线呈现三个明显失重过程(100℃,250~350℃及400~600℃),全发酵周期总失重率逐渐降低,DSC曲线有两个明显的放热峰,低温区(300℃)放热强度逐渐降低,高温区(400~550℃)狐尾藻峰强度逐渐降低,巨菌草和水葫芦逐渐增加,且峰值右移,表明有机物逐步降解,发酵产物稳定性增加;采用Cheynoweth方程对巨菌草、狐尾藻和水葫芦中温发酵产气过程进行拟合,模型相关系数均大于0.95,产气预测值和实测值差异比分别为1.98%、0.82%和0.32%(P0.05)。研究表明厌氧发酵制甲烷是湿地植物资源化利用的有效途径,有利于解决人工湿地技术二次污染问题。