菌种添加量对生物预处理小麦秸秆厌氧发酵的影响

对小麦秸秆进行了氨-生物联合预处理,在实验室自制的小型厌氧发酵装置上,对预处理后的小麦秸秆进行了厌氧发酵制取沼气试验,探讨了氨-生物联合预处理中,菌种的添加量对小麦秸秆厌氧发酵产沼气的影响.结果表明,在氨预处理尿素溶液质量浓度为35 g/L,生物预处理pH值为4,黄孢原毛平革菌和里氏木霉的添加比例为1∶1(数量级为109)的条件下,小麦秸秆厌氧发酵过程中沼气总产气量最大,为7 968 mL,较空白组提高了23.11％.发酵过程终了pH值、VFA和甲烷的变化均在正常的范围内,甲烷最高体积分数为51.33％,较空白组提高了6.01％,整个发酵过程历时23 d.     

预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响

在中温(35℃)条件下,分析了不同预处理方式对水稻秸秆厌氧发酵过程中产气特性的影响,比较了厌氧发酵前、后水稻秸秆组分变化的情况,结果表明:氨化预处理的秸秆产气量最大,VS(挥发性固体)产气量达到356.80 mL/g,比对照组高11.70％;各组甲烷质量分数的最大值均达到了70％以上,甲烷含量差异不显著;水稻秸秆厌氧发酵后的木质纤维素含量均呈现下降的趋势,木质纤维素的降解率与产气量成正比,氨化后的水稻秸秆与原水稻秸秆相比,纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别为28.49％、51.73％和7.13％.     

微需氧生物预处理对稻草秸秆厌氧消化的影响

为提高稻草秸秆在厌氧消化过程中的产气能力,试验采用两相厌氧发酵反应器中产生的水解酸化液对秸秆进行生物预处理,考察了空气供应量对预处理后秸秆成分及预处理后秸秆厌氧产气特性的影响,同时还研究了除菌水解液、乙酸溶液及未处理水解液对秸秆预处理的影响。结果表明,经预处理后的稻草秸秆中的VS,TS,木质素、纤维素和半纤维素的降解率都随空气供应量的升高而升高。但降解率的提高并没有使预处理过后秸秆的产气量得到提高,当空气供应量达到95 m L·g-1VS·d-1时,累积产气量达到最高为384.9 m L·g-1TS,比未处理秸秆提高了83%,且产气速率常数(kt)达到最高为0.1132 d-1。水解液中的微生物菌群在预处理过程中起关键作用,且除微生物外还有一些有机酸能促进秸秆的降解。     

亚硫酸氢盐预处理对黄贮玉米秸秆产甲烷潜力机理研究

为了更好地解决东北寒区农作物秸秆环境污染、资源浪费、转化利用率低的问题,开展了亚硫酸氢盐与黄贮法联用处理玉米秸秆对其产气潜力影响的研究。结果表明：当预处理液中亚硫酸氢钠浓度为6.0%时,预处理后的玉米秸秆酶解糖化率达83.0%左右,甲烷日产量达131.3 mL·g^-1TS,甲烷累积产气量达1462.2 mL·g^-1TS。相对于单一黄贮预处理法,采用联合法预处理后玉米秸秆组分中木质素被大量降解,纤维素保留率,结构疏散,纤维素、半纤维素可生化性提高,产气效果较好,有利于后续资源化的利用,且在一定范围内较低的亚硫酸氢钠用量好于较高的亚硫酸氢钠用量,所以亚硫酸氢钠用量在4.0%～5.0%为宜。适用于寒区秸秆资源化处理与利用的工程前预处理,且能节约成本,具有较好的经济效益、环境效益、社会效益。     

真菌固态载体预处理对不灭菌玉米秸秆降解的影响

采用云芝变色栓菌(Trametes versicolor)、色精木霉菌(Trichoderma chromospermum)、深绿木霉菌(Trichoderma atroviride)和云芝变色栓菌分别与色精木霉菌、深绿木霉菌的混合菌对干黄玉米秸秆进行真菌预处理。结果显示,真菌预处理不灭菌秸秆30 d后,木质纤维素的降解率几乎可以忽略,在不灭菌的环境中,接入的真菌对秸秆本身附着的微生物群落不能形成竞争优势,造成较低的木质素降解率。而云芝变色栓菌、色精木霉菌、深绿木霉菌以及云芝变色栓菌分别与色精木霉菌、深绿木霉菌的混合菌对灭菌秸秆预处理30 d后,木质素的降解率分别为34.0%、38.1%、38.1%、39.1%及40.3%。为降低秸秆的灭菌成本,将真菌预处理30 d后的灭菌秸秆作为真菌固态载体与不灭菌秸秆按照1∶9、1∶4及1∶1的干质量比混合培养30 d,结果显示,采用云芝变色栓菌分别与色精木霉菌和深绿木霉菌的混合菌固态载体预处理不灭菌秸秆,木质素降解率可达到30%~40%。因而,真菌固态载体可以较好地适应非灭菌环境并对秸秆中的木质素进行有效降解,是一种有效降低过程成本的预处理手段。     

小麦、玉米秸秆不同预处理产沼气试验研究

为探讨秸秆不同预处理产气量及甲烷含量的变化规律,本试验在实验室分别用沼液、绿秸灵预处理玉米及小麦秸秆,共设置六个处理进行秸秆沼气发酵试验。结果表明:在常温并保持相同浓度和C/N比的发酵条件下,单位质量干物质产气率(TS产气率)及甲烷含量的大小顺序均为:玉米秸秆+绿秸灵>玉米秸秆+沼液>小麦秸秆+绿秸灵>小麦秸秆+沼液>玉米秸秆CK>小麦秸秆CK,各处理间的差异达到显著水平,其中采用绿秸灵预处理秸秆的产气效果优于用沼液预处理的效果。在采用相同的预处理前提下,玉米秸秆的干物质产气率(TS产气率)及甲烷产气率(TSCH4产气率)均大于小麦秸秆的干物质产气率(TS产气率),表明玉米秸秆比小麦秸秆更适宜于沼气发酵。     

稻秸好氧厌氧两相发酵工艺与产气特性研究

木质纤维素水解困难是制约秸秆沼气生产效率提高的主要因素,针对秸秆的木质纤维素难降解问题,提出湿法好氧厌氧两相发酵工艺。在中温37℃的条件下,水解产酸发酵容器不密封,采用搅拌供气、不供气的好氧水解方式,进行两相发酵实验。结果表明,好氧厌氧两相发酵工艺能够显著破坏稻秸的木质素结构,提高木质素降解率,其搅拌供气组的木质素降解率可达4.57%,而单相厌氧发酵结束时的木质素降解率仅为0.13%,两相发酵工艺的TS产气率可达到411.19 m L/g,较单相厌氧发酵高30%左右。表明好氧厌氧两相发酵工艺可有效降解木质素并提高产气率。     

NaOH和NaHSO_3预处理对小麦秸秆厌氧消化产沼气过程的影响

为改善秸秆的厌氧消化性能,提高产沼气的效率,文章采用NaOH和NaHSO_3对小麦秸秆进行预处理,考察了不同浓度组合预处理对厌氧发酵产气效果的影响。试验结果表明:4%NaOH和3%NaHSO_3预处理的应用效果最佳,与仅用4%NaOH处理的效果相比,日产气量和累积产气量分别提高了55.59%和72.34%,甲烷含量也增加了13.17%。综合来看,NaOH和NaHSO_3联合预处理可以有效提高小麦秸秆的厌氧消化效率。     

不同菌渣产沼气对比试验研究

试验采用3种菌渣作沼气发酵的原料,以纯小麦秸秆做为对照,比较4种原料的产气量及沼气中的甲烷含量。结果表明:小麦秸秆、稻草及棉籽壳3种菌渣均可发酵产沼气,但产气量比较低,干物质产气率远小于栽培食用菌之前的纯秸秆。棉籽壳菌渣的干物质产气率约是小麦秸秆菌渣的2倍,稻草菌渣的产气率介于二者之间。3种菌渣所产沼气中的甲烷含量也略有差异,其大小顺序为:棉籽壳菌渣小麦秸秆菌渣稻草菌渣。在农业生产上应首选棉籽壳菌渣作为沼气发酵原料。     

微生物预处理秸秆对沼气产量的影响研究

近几年,国家每年的农作物秸秆总产量大约达到年均数亿吨以上,这些秸秆的利用率往往低于50%,大量秸秆在秋末被焚烧殆尽。不仅从一定层面上带来空气污染,也造成农作物原始资源的过度浪费。秸秆的微生物预处理问题一直是人们关注的话题。在这样的大环境下,利用白腐菌和一些复合菌对玉米秸秆进行预处理,既可以避免一定程度的浪费,还能大幅度提高秸秆的利用率。实验表明,秸秆经微生物预处理后,能明显提高沼气中的产气量和产气效率;利用混合菌对沼气进行预处理的效果最好,产气量最高,产气高峰期明显提前。采用哪种微生物也对产生的沼气有明显影响。实验表明:单纯利用白腐菌进行秸秆预处理同样会有良好的效果,反之,利用木霉进行秸秆预处理对厌氧发酵的促进作用效果则并不明显。这充分说明,利用木质素降解菌株进行秸秆预处理对提高秸秆的厌氧发酵效率具有重要的作用。     

打捆秸秆干湿联合发酵工艺技术研究

为充分利用厌氧干发酵工艺批次处理能力强并有效克服其物料发酵不彻底导致的产气效率低的难题,引入干湿联合厌氧发酵工艺。以水稻秸秆和新鲜猪粪为发酵原料,在35℃及发酵底物初始TS浓度为20%条件下进行厌氧干发酵,其中一组处理在实验第20 d时用纯净水将发酵底物TS浓度调节为9%改为湿发酵,两者对比结果表明:相比于干发酵,该干湿联合厌氧发酵工艺可有效提高稻秸纤维素和半纤维素的降解率,其中纤维素降解率可由20.5%提高到31.1%,半纤维素降解率可由48%提高到54.8%,虽对产气中甲烷含量影响不大,但试验周期内物料累积产气量可提高19%以上。     

两步预处理对厌氧消化产酸纤维酶解和沼气发酵的影响

对厌氧消化产酸纤维(挥发性脂肪酸生产废渣)进行了酶解糖化和沼气发酵实验研究,探索了乙酸氨水两步预处理对木质纤维素降解、葡萄糖浓度、木糖浓度和沼气产率的影响。结果表明:乙酸氨水两步预处理进一步降解了厌氧消化产酸中的半纤维素和木质素,而且纤维素回收率较高,为77.47%~81.44%,其中4%乙酸处理和10%氨水处理实验组的纤维素质量分数达到56.82%,半纤维素质量分数仅为7.94%;在上述预处理条件下,酶解糖化效率最高,葡萄糖质量浓度达到47.46 g/L,葡萄糖得率为67.73%;同时在此乙酸氨水两步预处理条件下的沼气产率明显优于单独乙酸和单独氨水预处理,获得的最高沼气产率为414 mL/g,有效提高了厌氧消化产酸纤维的产气效率。     

有机溶剂预处理对麦秆厌氧发酵产气的影响

目前,通过对秸秆进行化学预处理后产沼气的研究越来越多,其中以酸碱作为预处理试剂最为常见,但酸碱试剂对设备腐蚀较严重且对环境造成二次污染,故试验选择在厌氧发酵过程中可以被微生物分解的有机溶剂甲醇、丙酮进行预处理。为此,利用自行设计的可控性恒温发酵装置,以小麦秸秆为发酵原料,通过p H值、VFA、甲烷含量、还原糖等指标分析了秸秆经不同浓度的甲醇、丙酮处理后其厌氧发酵产气效率的变化。结果表明:浓度为3%、4%、5%的甲醇、丙酮预处理后的秸秆的累积产气量较对照组均有所提高。其中,5%丙酮处理秸秆后的发酵效果最好,较对照产气量增加了81%;经5%甲醇处理组的秸秆甲烷含量达到68%。     

4种白腐菌预处理提高玉米秸秆厌氧消化性能研究

为提高玉米秸秆厌氧消化产气性能,文章采用4种白腐菌(Pleurotus ostreatus,Ceriporiopsis subvermispora,Trametes versicolor和Phanerochaete chrysosporium)对其进行预处理。通过测定白腐菌微生物生长曲线及进行厌氧消化实验验证,发现C.subvermispora预处理效果最佳,能够在15天时间内径向完全覆盖秸秆,生长速率大,为167.75μm·h~(-1),对木质素的相对选择降解系数最高,为0.85。厌氧消化实验结果显示,C.subvermispora预处理玉米秸秆累积产甲烷量为225.94 L·kg~(-1)VS,较未预处理提高了12.32%,T_(80)产气周期缩短8天。说明,C.subvermispora预处理能够提高玉米秸秆厌氧消化产气性能。     

温度和生物预处理对稻草秸秆厌氧产气特性的影响

采用两种稻草秸秆进行生物预处理15d,30d,45d和60d后,在中温(35℃)和常温(25℃)条件下进行厌氧消化实验,研究牛物预处理后稻草秸秆主要成分的变化规律及其对产气量的影响.结果显示,经过生物预处理田中预腐稻草秸秆在中温条件下进行厌氧消化的累积产气量比常温条件下提高了10.5%～137.7%,而经生物预处理风干稻草秸秆在中温条件进行厌氧消化的累积产气量比常温条件下提高了22.1%～76.3%.因此,把中温消化和牛物预处理结合起来是提高稻草秸秆厌氧消化效率和产气量的有效方法.     

芦笋秸秆预处理与厌氧发酵制取沼气试验

为了促进芦笋秸秆原料沼气发酵系统的产气效果,利用NaOH在无流动水的条件下对芦笋秸秆进行了碱性化学预处理,并在小型沼气发酵装置上以不同预处理时间、粒径和NaOH溶液质量分数对芦笋秸秆木质纤维素的变化及产沼效果的影响进行了试验研究。结果表明,预处理时间15~20d比不经预处理的试验组启动时间提早10d;芦笋秸秆粉碎和切割后,不经筛分的试验组比经过筛分后的试验组启动时间提早5~15d,发酵周期缩短23d;5% NaOH处理的试验组比NaOH 10%处理和不使用NaOH处理的试验组总产气量分别高453.82%和84.58%。综合比较,预处理时间15~20d、不经筛分和5% NaOH处理的条件下是较优的工艺条件,沼气发酵后其甲烷体积分数最高达70%,pH值大于7.5,均在正常范围内。     

芦笋秸秆预处理与厌氧发酵制取沼气试验

为了促进芦笋秸秆原料沼气发酵系统的产气效果,利用NaOH在无流动水的条件下对芦笋秸秆进行了碱性化学预处理,并在小型沼气发酵装置上以不同预处理时间、粒径和NaOH溶液质量分数对芦笋秸秆木质纤维素的变化及产沼效果的影响进行了试验研究.结果表明,预处理时间15～20 d比不经预处理的试验组启动时间提早10 d;芦笋秸秆粉碎和切割后,不经筛分的试验组比经过筛分后的试验组启动时间提早5～15 d,发酵周期缩短23 d;5% NaOH处理的试验组比NaOH 10%处理和不使用NaOH处理的试验组总产气量分别高453.82%和84.58%.综合比较,预处理时间15～20 d、不经筛分和5%NaOH处理的条件下是较优的工艺条件,沼气发酵后其甲烷体积分数最高达70%,pH值大于7.5,均在正常范围内.     

酶预处理对秸秆类原料厌氧发酵特性的影响

为探索经木霉培养液预处理的秸秆厌氧消化产气特性,利用实验室自制小型厌氧发酵装置,在中温(30±1)℃条件下,分别对经预处理的稻秸、麦秆和稻麦秆混合物进行批式厌氧发酵试验。结果表明:料液质量分数10%、接种物质量分数20%条件下经木霉培养液预处理过的秸秆产气量有明显提升,稻秸、麦秆、稻麦秆混合物总产气量分别达到14 555、15 103、17 130 m L;甲烷含量显著增长,平均甲烷体积分数分别为48.2%、45.4%和47.8%,较对照组提高205.1%、213.1%、214.5%。最高甲烷体积分数分别达60.5%、66.1%和66.8%;原料利用率较大提高,化学需氧量COD日均降解量分别为522.23、542.50、668.72 g/d,TS产气率分别达172.84、183.12、205.54 m L/g;其中经预处理后的稻麦秆混合物在产气量增加的前提下,大大缩短厌氧发酵时间(DT90:17 d)。发酵过程p H值、挥发性脂肪酸(VFA)变化情况均在正常范围。     

尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学研究

为探究尿素预处理玉米秸秆降解木质素的动力学特性,解析尿素对玉米秸秆木质素的作用规律,研究了总固体质量分数（10%、30%、50%和70%）和尿素添加比例（1∶100、1∶20、1∶10、1∶2和7∶10）对玉米秸秆木质素含量的影响,并进行模型拟合,获得了尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学模型。结果表明：总固体质量分数在50%以内时,随着尿素添加比例的增加,玉米秸秆的木质素去除率先增加、后降低,总固体质量分数为70%时木质素去除率随着尿素添加比例的增加而增加,当总固体质量分数为10%和70%、对应尿素添加比例为1∶20和7∶10时,获得的最大木质素去除率分别为71.05%、68.69%;不同预处理条件下,玉米秸秆的残余木质素质量与总固体回收量均呈现较好的线性关系,在整个尿素预处理过程中脱木质素选择性系数稳定在0.32~0.48g/g之间;尿素预处理玉米秸秆的脱木质素过程符合初始脱木质素、大量脱木质素和残余脱木质素3个阶段连续一阶动力学模型,大量脱木质素阶段的最大可脱除木质素质量比可达0.71,在低、高总固体含量下,尿素转化的液态铵和气态氨对玉米秸秆均具有较好的脱木质素作用。     

芦苇秸秆中温发酵产沼气的实验研究

文章以新鲜芦苇秸秆为发酵原料,分别对其进行打碎和切碎预处理,在恒温30℃条件下进行全混合批量式沼气发酵实验。实验结果表明,两种预处理方法的发酵时间均为62 d,芦苇秸秆打碎处理的TS产气率和VS产气率分别为467 mL·g^-1和570 mL·g^-1,芦苇秸秆切碎处理的TS产气率和VS产气率分别为560 mL·g^-1和685 mL·g^-1,芦苇秸秆切碎处理的产气潜力明显大于芦苇秸秆打碎处理,且芦苇秸秆切碎处理的甲烷含量也较前者高。说明将进行芦苇秸秆切碎处理有利于它发酵产沼气,发酵产出的沼气品质较好。