不同预处理方法对水稻秸秆水解与产沼气的影响

秸秆厌氧发酵产沼气技术已成为秸秆处理与利用的重要技术途径之一.比较与分析了化学碱与接种微生物预处理对水稻秸秆水解进程的影响,以及生物水解预处理结合添加表面活性剂对水稻秸秆原料产气率的影响.结果表明:化学碱与生物预处理均可有效提高水稻秸秆的水解速率,就25d水解累积SCOD产生量而言,化学与生物预处理较对照分别提高了92.7％、46.7％,生物水解预处理结合添加表面活性剂Tween - 80,可以加快水稻秸秆的产沼气速率,同时提高了水稻秸秆的原料产气率与产气质量.     

水稻秸秆预处理对厌氧发酵产沼气的影响

为了研究不同的预处理方法对水稻秸秆厌氧发酵的影响,本实验分别采用物理、化学、物理与化学联合三种预处理方式对水稻秸秆处理后厌氧发酵,测定各组的产气量并分析产气变化趋势,比较得出产气效果较好的秸秆预处理方法。结果表明,三种预处理方法均不同程度地提高了水稻秸秆产沼气的能力。比较来看,联合处理略强于化学处理,明显强于物理处理,其中,联合4%的处理效果最理想,总产气量相对于对照组提高了114.4%,发酵启动时间缩短了5d,最大日产气量提高了106.5%。     

秸秆发酵制沼气研究现状

利用作物秸秆生产可再生能源是解决环境污染和开辟新的能量资源的重要途径之一。秸秆中含有大量的纤维素、木质素,这是导致用秸秆制备沼气时产气率低的主要因素。本文综述了国内外用物理法、化学法、生物法预处理秸秆的相关研究进展,建议将其中的两种或三种方法结合起来处理秸秆,提高产气率。     

玉米秸秆干发酵制取沼气的试验

采用绿秸灵、酵素菌、石灰水、速腐剂在相同的条件下对玉米秸秆进行预处理,预处理后的原料进行干发酵制取沼气。试验结果表明:经酵素菌预处理后的原料沼气产量最高(38960.7mL),其产气率为455.7mL·g-1,纤维素的降解效果最好,纤维素降解率为56.9%,其次为绿秸灵、速腐剂、石灰水。为玉米秸秆制取沼气技术应用于工程中提供了系统的理论依据。     

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。     

秸秆沼气发酵预处理微生物菌剂的筛选与特征研究

[目的]研究添加微生物菌剂对秸秆沼气发酵产气效果的影响.[方法]从沼气发酵液、树木土壤和堆肥中分离出多种微生物.通过初筛、复筛、桔抗试验等方法保留其中10种进行菌株配伍,选择产酶最高的4种微生物组合研制微生物菌剂.[结果]4种产酶最高的微生物组合中12号纤维素酶活最高,为11.398 U/ml;8号漆酶晦活最高,为0.083 U/ml.6号微生物菌剂与秸秆的投料质量比为1∶50时,产气量最高.[结论]该研究制备的复合微生物菌剂,作为秸秆沼气发酵预处理菌剂具有良好的应用前景.     

蒸汽爆破/氧化钙联合预处理对水稻秸秆厌氧干发酵影响研究

为了提高水稻秸秆在厌氧干发酵中的利用效率,采用蒸汽爆破、氧化钙以及蒸汽爆破/氧化钙联合预处理(以下简称"联合处理")水稻秸秆,考察不同处理方式对水稻秸秆的理化性质和厌氧干发酵的影响。结果表明:从扫描电子显微镜照片观察到,联合处理组与其他处理方式相比对水稻秸秆结构破坏最彻底。木质素含量测试结果显示,经过联合处理水稻秸秆中木质素含量从17.2%下降到12.2%,去除率可达29.1%。纤维素酶水解实验中,联合处理组的葡萄糖产量与木糖产量分别为877.56 mg·L~(-1)和400.85 mg·L~(-1),比CK组提高了85.43%和1 283.39%。在厌氧干发酵实验中,联合处理组产甲烷延滞期最短(5 d),比CK组缩短了约6 d,第30 d累积产甲烷量占总产甲烷量(60 d)的86.4%,而CK组仅占55.7%,原料产甲烷率提升最明显(0.24 L·g-1VS),比CK组提高了20.0%。动力学模型拟合结果表明,与蒸汽爆破处理、氧化钙处理相比,联合处理组对厌氧干发酵的促进作用最显著。     

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。     

不同秸秆沼气发酵高效产酸复合菌系的筛选

[目的]在不同秸秆的沼气发酵中筛选高效产酸复合菌系。[方法]以麦秆、玉米秆为碳源,牛粪为氮源,研究不同菌群经多代训化后,以不同秸秆为碳源时的产酸情况,并采用蒸馏法测定培养液中总挥发性脂肪酸的含量。[结果]以麦秆为碳源时,来自牛胃内容物的菌群具有高效产酸能力;以玉米秸秆和混合秸秆为碳源时,来自腐殖土的菌群具有高效产酸能力。[结论]该研究有助于提高两相沼气生产中产酸相秸秆木质素的利用率和产气相的产气率。     

酸-超声波预处理及糖化水解稻草研究

采用室内实验方法,研究了酸-超声联合预处理稻草对其化学组成以及糖化效果的影响,并与传统酸预处理法的效果进行了对比.结果表明,与未经处理的稻草相比,经酸-超声波处理的稻草其半纤维素、木质素含量最高分别减少了64.46%、62.19%,纤维素含量最高则上升了73.20%,而酸处理的稻草相应数值只能达到56.72%、59.90%及53.41%.同时分别对两种方法的稻草糖化的工艺条件通过正交试验进行了优化,得出两种方法的稻草最佳糖化条件均为:pH值为4.8,温度为45℃,酶浓度为20mg·g-1.在该条件下,对于酸-超声波预处理稻草,在糖化108 h以后还原糖浓度稳定并达到最大值26.4 g·L-1而对于酸预处理稻草,在糖化120h以后还原糖浓度才稳定并达到最大值26.2 g·L-1,且前者能比后者产生更多的葡萄糖以及更少的木糖,更有利于提高后续酒精发酵的效率.     

黑龙江省水稻秸秆厌氧发酵制取沼气的主要工艺条件研究

研究了发酵温度、水稻秸秆的预处理状态、接种物与原料的不同配比、发酵液酸碱度等主要工艺条件对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响。设计了自动加热恒温系统,对秸秆进行了氨化处理,进行了接种物与原料不同配比、发酵液不同pH值等一系列试验,试验结果表明接种物与原料比例为1：1,发酵液pH值为7．0左右时候,产气效果好,效率高。     

不同微生物菌剂对水稻秸秆发酵效果的影响

为了筛选出对水稻秸秆发酵效果较好的微生物菌剂，采用室内模拟堆肥的方法，研究了5组不同的微生物复合菌剂对水稻秸秆发酵效果的影响．结果表明，菌剂2，菌剂3，菌剂4促进了发酵原料升温的提前和高温期的延长，发酵30d后，3个处理的T值即（终点C／N）／（初始C／N）降到了0．6，种子发芽率达到了80％，木质素的降解率分别为16．68％，17．04％，16．82％；半纤维素的降解率分别为40．19％，42．05％，39．19％；纤维素的降解率分别为37．74％，37．23％，35．09％，比其他菌剂和对照效果好．     

磷酸预处理对小麦秸秆酶解糖化的影响

为提高小麦秸秆木质纤维素的能源化利用效率,在常压温和条件下用磷酸对小麦秸秆进行预处理,研究了预处理秸秆颗粒度、固液比、温度、时间对小麦秸秆酶解糖化率的影响,并用扫描式电镜分析了预处理前后小麦秸秆结构的变化.结果表明,在小麦秸秆颗粒度60目、固液比1.0∶8.5、温度70℃、处理时间1.0h的预处理条件下,小麦秸秆酶解糖化率50 min时从25.4％(未预处理)提高到70.3％(预处理).SEM分析表明,经磷酸预处理后小麦秸秆崩解为碎片,为后续的酶解糖化提供了良好的条件.     

NaOH预处理对小麦秸秆中温厌氧发酵效率的影响

2020—2021年,通过自行设计的厌氧发酵装置,研究NaOH预处理对小麦秸秆中温厌氧发酵效率的影响,探索在确保小麦秸秆预处理效果的前提下,通过改变预处理时间来减少NaOH用量,降低二次污染风险,为小麦秸秆沼气生产提供理论依据。研究采用0%、3%和6%（以秸秆干质量计）NaOH对小麦秸秆预处理7、14、21和28 d,未预处理的小麦秸秆作对照,发酵液pH不做调节。结果表明,小麦秸秆经3%NaOH预处理7~28 d后,纤维素、半纤维素和木质素的脱除率分别为5.9%~8.3%、38.3%~41.8%和45.8%~ 49.2%,与6%NaOH预处理相当,显著高于0%NaOH预处理。在中温（35 ℃）厌氧发酵时,3%NaOH预处理的产气效果优于相同预处理时间0%和6%NaOH预处理,在预处理7~28 d时,干物质累积产气量为 185.5~310.5 mL·g^-1,产气速率为38.1~84.2 mL·d^-1。最优组合预测模型显示,3%NaOH预处理小麦秸秆11.4 d的效果最好,86.0 d发酵完全,产气速率为47.9 mL·d^-1,最大干物质累积产气量为257.6 mL·g^-1。综合判断,在小麦秸秆中温（35 ℃）厌氧发酵过程中,利用3%（以秸秆干质量计）NaOH对其进行预处理是可行的,能够获得良好的产气效果。     

Effect of Lactic Acid Bacterial Inoculants on Rice Straw Silage

The trail was designed to study on technique aspects of ensiling rice straw （RS） appended amounts of lactobacillus. There were two groups according to silage ways, baled silage （BS） and chopped silage （CS）, in which lactobacillus was added at levels of 10, 15 and 20 mg·kg^-1, respectively and the mixtures were placed into a packed polyethylene bags and stored at room temperature for 45 days. The results showed that lactobacillus had remarkable effect on fermentation characteristics of RS. The quality of the silage was improved with the lactobacillus addition. In the experiment the optimal quality of rice straw silage （RSS） can be obtained when lactobacillus was added with 15 or 20 mg·kg^-1 level. The effect of different silage methods was very remarkable to the silage quality of same material. The quality of CS was better than that of long silage, at the same time, BS was feasible on condition of eligible level of lactic acid bacteria.     

水花生与麦秸混合发酵制沼气特性研究

在中温(35±1)℃条件下,以水花生和麦秸为发酵原料,研究了其单独和在不同干物质配比(水花生与麦秸比例为21.67:1、7.50∶1和4.23∶1)下的厌氧发酵产气特性。结果表明,当发酵原料总固体(TS)负荷为8%、接种沼液量为20%,水花生和麦秸干物质配比为7.50∶1时产气效果最好,TS和挥发性固体(VS)产气率分别为325.98±4.03ml/g和437.12±5.01ml/g,容积产气率为0.36±0.01/d,甲烷含量为60.53±1.09%。VS降解率与日均产气量、TS产气率、VS产气率、容积产气率和沼液总有机碳(TOC)变化率等五项指标均呈极显著正相关性(p＜0.01),而其与甲烷含量的正相关性及沼液挥发性脂肪酸(VFA)变化率的负相关性不显著(p>0.05)。水花生与麦秸混合发酵可以提高沼气的产量,并在一定程度上使厌氧发酵过程提前达到产气高峰,具有较好的可行性。     

NaOH预处理对青稞秸秆厌氧发酵特性的影响

为提高青稞秸秆的综合利用率,采用NaOH对青稞秸秆进行预处理,研究不同水平NaOH和预处理时间对青稞秸秆厌氧发酵性能的影响,探讨NaOH在青稞秸秆厌氧发酵中应用的可行性。结果表明,与未经处理的青稞秸秆相比,NaOH预处理可以显著提高青稞秸秆产甲烷性能（P<0.05）,且产气速率快、发酵周期短。其中,5% NaOH处理12 h青稞秸秆的累积甲烷产量高于多数木质纤维素类废弃物,为250.03 mL·g^-1,是优良的发酵原料。NaOH预处理增加了青稞秸秆中纤维素含量（13.37%~39.31%）,并有效降解了木质素（12.89%~64.34%）和半纤维素（0.96%~30.30%）含量。表明NaOH预处理是提高青稞秸秆厌氧发酵产甲烷性能的有效方法。     

不同水料比对稻草产沼气的影响

以实验室模拟沼气装置在恒温厌氧条件下研究了不同水料比(W/W)对稻草产沼气的影响,并对其累计产气动态过程进行了模拟。结果表明,水料比对稻草累计沼气产量有显著影响。累计产气动态过程符合Logtistic模拟模型,累计最大产气量、稻草消耗量与水料比的相关关系符合二次抛物线模型。根据拟合方程得到稻草累计最大产气量的水料比为61.9∶1.0,最大沼气产量为178.4 L/kg,稻草最大利用率为42.9%。     

pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响

[目的]研究pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响,为促进秸秆发酵产沼气提供试验参数和理论依据。[方法]从产物生成、催化剂活性和原料利用3个方面评价不同发酵起始pH值对沼气产生的影响。[结果]在发酵液起始pH值为7．0时,稻草秸秆发酵产沼气的量最高,发酵液髑、VS降低程度最大,分别为29．2％和24．6％,且产气过程中辅酶含量也最大。[结论]控制发酵体系的pH值（7．0～7．2）,使产甲烷茵处于最佳的生存状态,是提高水稻秸秆发酵产沼气的关键。