丁酸预处理对小麦秸秆沼气产量的影响

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摘要：为了探索小麦秸秆厌氧发酵产沼气的特性，本试验采用不同质量分数丁酸（CH3CH2CH2COOH）对秸秆进行预处理，在中温（35 ± 1）℃、小麦秸秆和牛粪按1:1配比的条件下进行了厌氧发酵试验。结果表明，不同质量分数丁酸预处理不同程度地破坏了水稻秸秆的组分，提高了秸秆厌氧发酵产沼气潜力，相对缩短了厌氧消化时间。比较溶液pH值变化、产气量、甲烷含量变化等各项因素，可看出以5%丁酸预处理试验组的效果最好。利用其对小麦秸秆预处理7 d，然后厌氧发酵30 d。总产气量最多，为11579 mL，日均产气量为385.97 mL/d。在此情况下，pH初期波动，之后基本维持在6.4左右，日产气量波动最大，但是甲烷含量保持相对稳定。综合以上各种因素可以得出5%丁酸预处理是较优的工艺条件。70666

毕业论文关键词：沼气，小麦秸秆，丁酸，预处理，厌氧发酵

Abstract：In order to explore the influence of CH3CH2CH2COOH pretreatments on characteristics of the biogas production of rice straw, the experiment was performed in different mass fractions of CH3CH2CH2COOH solution, which were 1%, 3%, 5%, 7%, A batch of experiments of straw was conducted under the condition of (35 ± 1) ℃, when the same content of straw and excrement were blended. The results indicated that, the biogas yield and potentiality was improved and components of straw were destroyed in different degree during the pretreatment. 5% CH3CH2CH2COOH pretreatment was best according to all parameters. CH3CH2CH2COOH was used to pretreat rice straw for 7 days, and then the anaerobic fermentation for 30 days. Total gas is 11579 mL, average gas is 385.97 mL/d. In this case, pH swings early, then it remains at around 6.4, daily gas production fluctuate mostly, methane content is stable relatively. All the results indicated that 5% CH3CH2CH2COOH pretreatment was much better.

Keywords：Methane, wheat straw, CH3CH2CH2COOH, pretreatment, anaerobic fermentation

1 前言 6

2 材料与方法 6

2.1 试验材料 6

2.2 试验装置与仪器 6

2.2.1 试验装置 6

2.2.2 测试项目与方法 7

2.3 试验方法 7

2.3.1 预处理 8

2.3.2 产气潜力测试 8

3 结果与分析 8

3.1 不同预处理的pH变化情况 8

3.2 不同预处理对小麦秸秆产沼气特性的影响 9

3.2.1 不同预处理对日产气量的影响 9

3.2.2 不同预处理对累积产气量的影响 10

3.2.3 不同预处理对甲烷含量变化的影响 10

结论 12

参考文献 13

致谢 15

1 前言

我国农作物丰富，目前为世界第一，最主要的秸秆类作物将近有20种，年秸秆总产量接近7亿t[1-3]，其中有一半被大量丢弃或焚烧，这样不仅浪费了资源而且对环境造成了严重的污染[4]，秸秆经过厌氧消化反应转化为沼气可以缓解环境污染问题，同时也能获得了大批量的可再生利用资源，较好地实现秸秆的能源化和资源化[5-6]。研究结果发现[7-8]，秸秆的碳氮比较高，产气效率较低，通过调节碳氮比，秸秆的产气速率可被有效提高。粪便与秸秆混合发酵一方面能调节秸秆碳氮比，另一方面又能缓解农村沼气池原料短缺的难题。由于秸秆主要由纤维素、半纤维素等高分子物质构成，而这些物质不仅难以降解且相互交联，以致厌氧微生物无法有效地对其进行分解。于是一定的预处理措施是有必要的，以期提高秸秆的降解效率，当前经常使用的预处理方式有物理法[9]、化学法[10]、生物法[11]和其他方法等[12]。