發(fā)布時(shí)間：2021-06-12 07:18

　　我國每年大量的玉米秸稈被閑置或焚燒,以玉米秸稈為原料厭氧消化生產(chǎn)沼氣有利于環(huán)境、生態(tài)、資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。玉米秸稈是草本木質(zhì)纖維素生物質(zhì),其特殊的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)使厭氧消化過程中秸稈的水解效率較低,從而影響后續(xù)產(chǎn)甲烷反應(yīng)的有效進(jìn)行。本文以玉米秸稈為原料,模擬反芻動物高效消化木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的原理,設(shè)計(jì)了仿生厭氧消化反應(yīng)器,并開展了厭氧消化研究,旨在提高玉米秸稈厭氧消化生產(chǎn)沼氣的效率,通過分析玉米秸稈的產(chǎn)氣情況、固相特性、液相特性以及它們的光譜學(xué)特性,考察了仿生反應(yīng)器的可行性、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和產(chǎn)氣的高效性；探討了pH條件對玉米秸稈厭氧消化產(chǎn)沼氣的影響。主要研究結(jié)果如下：構(gòu)建了基于反芻動物消化策略的仿生反應(yīng)器,反應(yīng)器由上下兩部分組成,中間用可更換式篩網(wǎng)隔開,形成完全消化與未完全消化物質(zhì)的有效分離和液相回流的厭氧消化系統(tǒng)。該反應(yīng)器模擬了反芻動物胃的區(qū)域化和食糜的分層,有機(jī)物從反應(yīng)器上部玉米秸稈的固相釋放到液體中,液體通過篩網(wǎng)過濾轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器下部,使反應(yīng)器上部玉米秸稈中固體含量逐漸減少,反應(yīng)器下部液相中有機(jī)物有效增加。利用仿生反應(yīng)器降解玉米秸稈,每24h將反應(yīng)器下部液相的1/3回流到反應(yīng)器上部固相,... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖I-I玉米種植區(qū)分布圖

木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)示意圖(Rubin,200E)

和醇轉(zhuǎn)化為醋酸及甲燒生成的厭氧消化過程），分別由細(xì)菌和古生菌完成（Batstoneetal., 2011 )。厭氧消化過程如圖1-3所示。在水解階段,纖維素和脂類等不溶的化合物被兼性菌和厭氧菌分泌的胞外水解酶分解成水溶性單體。在這個階段液相環(huán)境中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，共價(jià)鍵斷開。通常，糖類化合物的水解反應(yīng)在幾個小時(shí)內(nèi)完成，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的水解可能需要數(shù)天，木質(zhì)纖維素的降解比較緩慢且不能被完全降解（Deublein,2008)。厭氧微生物需要較低的氧化還原電勢，兼性微生物可以適應(yīng)水中存在部分氧分子的環(huán)境。水解階段最終將糖類化合物轉(zhuǎn)化為單糖類,脂肪轉(zhuǎn)化為脂肪酸,蛋白質(zhì)分解為氨基酸等（Gerardi，2003)。在酸化階段，不同的兼性和厭氧菌將水解階段形成的單體降解成短鏈的有機(jī)酸。由于中間產(chǎn)物中氫的不同消化產(chǎn)物的種類也不盡相同，主要包括C1-C5分子(如丁酸，丙酸和乙酸)、醇類、氫氣?


本文編號：3226187