底物浓度和接种率对稻秸沼气启动的影响

姚曜 | -> | 329| 0| 0.217452MB |厌氧消化,稻秸,启动,底物浓度,接种率

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摘要:采用室内模拟方法,在35 ℃恒温条件下,研究底物浓度和接种率对稻秸沼气发酵启动的影响。结果表明,纯稻秸厌氧发酵时必须加大接种量。与TS 为12%和20%的处理相比,TS 浓度为16%产气速度为最佳,其产气启动快,发酵第7 d 即达产气高峰,且甲烷含量达50%的时间分别提前了4 d(TS12%)和1 d(TS20%),前20 d 的平均容积产气率达0.63 L·L-1·d-1,分别提高42.30%(TS20%)和69.01%(TS12%)。总之,纯稻秸发酵时以TS 为16%的启动效果最佳,试验中的接种比例为稻秸TS 量的3 倍(TS 比)。
    农作物秸秆能源化利用技术是缓解当今我国面临的“粮食、能源、环境”三大危机的有效途径之一。厌氧发酵技术作为生物质能主要利用技术已广受关注[1]。厌氧发酵技术可分为湿式发酵[2]和干式发酵研究阶段[3]。传统的湿发酵技术,即将秸秆与人畜粪便、工业废水等有机物混合,在厌氧菌的作用下生成沼气。由于秸秆在湿式发酵中容易出现严重的漂浮结壳、分层等问题,大多避免加入秸秆等比重较轻且难降解的底物。而干发酵技术是以固体有机废弃物为原料(总固体含量在20%以上)进行厌氧发酵[4],它与湿发酵相比主要优点是节约用水,节省管理沼气池所需的工
时,池容产气率较高等[5]。据1999 年De BAERE 的调查,20 世纪80 年代后建立的消化工艺多是干发酵工艺[6]。据Shankaranand 等[7]研究发现干发酵与湿发酵之间存在很大差异,认为主要是由底物存在状态的差异引起的。在干发酵中底物是以不流动的固态存在,并且存在严重的异质性,尽管在发酵过程中存在渗出液的渗漏,但这种渗漏仅发生在局部,各种中间代谢产物和微生物的交流受到严重限制;而湿发酵中的底物在发酵过程中被不断地搅拌混合,各种中间代谢产物和微生物在底物层中分布均匀。
    对于发酵底物浓度的研究,前人集中于城市固体垃圾和畜禽粪便方面,而对于纯秸秆单独发酵适宜的浓度方面的研究甚少。因而本研究探索秸秆类原料厌氧发酵适宜的浓度将为秸秆能源化产业的发展起到很好的推动作用。为此,本文采用室内模拟方法,以稻秸为唯一原料,研究底物浓度和接种量对其厌氧发酵启动的影响。
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