【摘要】：秸稈作為一種優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)能源，對改善我國的能源結(jié)構(gòu)，緩和全球氣候變化，具有重要作用。然而由于秸稈中纖維素與木質(zhì)素的鑲嵌結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致秸稈在發(fā)酵過程中降解效率不高、消化時間長、產(chǎn)氣率低，從而限制了秸稈制沼的大規(guī)模應(yīng)用。 為解決上述問題，本文以南方常見的稻秸為研究對象，通過科學(xué)試驗與數(shù)據(jù)處理，對稻秸滲漉降解后再進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實驗研究，得到以下主要內(nèi)容與研究結(jié)論： 1.稻秸滲漉降解最佳工藝條件的確定。稻草的水解酸化是制備沼氣的關(guān)鍵步驟。為使?jié)B漉處理技術(shù)在稻草的高效降解中得到更好地應(yīng)用，通過單因素篩選及正交試驗，得出稻秸滲漉降解的最適條件：料液比為1：8，發(fā)酵溫度為37℃，尿素溶液濃度為3%，吐溫-80用量為0.2%。該條件下滲漉降解稻秸的降解率顯著高于對照組，7d降解率達(dá)到了49.14%，相比對照組提高了66.66%。滲漉降解后，反應(yīng)體系pH維持在7~7.5之間，稻秸半纖維素被大量降解，纖維素和木質(zhì)素也有不同程度的降解；稻秸表層乳突和瘤狀的致密結(jié)構(gòu)幾乎被完全破壞，深層長細(xì)胞暴露，并出現(xiàn)不同程度的崩解。 2.稻秸厭氧發(fā)酵最佳工藝條件的確定。在中溫的條件下，采用單因素分析方法，對稻秸厭氧發(fā)酵有重要影響的因素氮源、氮源添加量、總固體含量進(jìn)行分析。結(jié)果表明：添加的最適氮源為尿素，在尿素添加量為4%（尿素占稻秸質(zhì)量比）、總固體含量為5%的條件下，厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣效果最好。厭氧發(fā)酵后，平均甲烷含量在63%左右，單位TS產(chǎn)氣率為220mL/g左右。 厭氧發(fā)酵后，稻秸的TS含量由滲漉降解后的54.50%降到43.78%，纖維素的含量也在厭氧發(fā)酵后大幅降低，說明在厭氧發(fā)酵過程中主要被降解的是纖維素，同時半纖維素、木質(zhì)素的含量也有不同程度的降低。 稻秸經(jīng)厭氧發(fā)酵后剩余的沼渣中，氮、磷、鉀三種元素的含量都得到了平衡，氮、磷、鉀三種元素的含量分別提高到3.7%、1.0%、2.9%，因而具有良好的肥力特性，適于農(nóng)村種植業(yè)的廣泛使用。 此外，不同形式氮源、尿素添加量對稻秸厭氧發(fā)酵過程的影響試驗中，對總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)不管是在厭氧發(fā)酵前還是發(fā)酵后銨態(tài)氮在總氮中所占的比重都較大，但在發(fā)酵后會有所下降，硝態(tài)氮含量由所升高。
【圖文】：

圖 1.1 秸稈的厭氧發(fā)酵過程圖Figure 1.1 Anaerobic fermentation process of straw發(fā)酵的影響因素度氧發(fā)酵過程中，溫度起著非常重要的作用。它是影響微生物活性的率起著決定性的作用。厭氧發(fā)酵的溫度與有機(jī)物的分解有著密切范圍決定了該溫度范圍內(nèi)微生物優(yōu)勢群體的類型。通過影響微生性，從而對微生物基質(zhì)的代謝速率及生長速率產(chǎn)生影響，進(jìn)而影和處理負(fù)荷[47]。根據(jù)產(chǎn)甲烷菌在不同條件下的最佳活性，將厭氧圍[48]：15～25℃稱為低溫發(fā)酵；30～35℃稱為中溫發(fā)酵；50～55碳氮比（C/N）基質(zhì)中的碳氮比對發(fā)酵過程也有較大的影響。在秸稈厭氧發(fā)酵過

A：新鮮稻秸；B：CK 降解后的稻秸；C：滲漉降解后的稻秸(A: Fresh Rice Straw; B: Rice Straw after CK Fermentation; C: Rice Straw afterPercolation-Degradation)圖 2.4 不同降解處理后稻秸莖組織結(jié)構(gòu)的電鏡掃描圖片F(xiàn)igure 2.4 SEM micrographs of mice straw stem tissue structure after different fermentatiotreatments.3 本章小結(jié)通過單因素試驗的順序篩選及正交試驗驗證，滲漉降解稻秸的最適條件為：料為 1:8，發(fā)酵溫度為 37℃，尿素濃度為 3%，吐溫-80 用量為 0.20%，該條件下滲解稻秸的降解率顯著高于對照組，7 d 降解率達(dá)到了 49.14%，相比對照發(fā)酵提高.66%。通過滲漉降解，，反應(yīng)體系 pH 維持在 7-7.5 之間，乙酸和丁酸大量積累；稻秸維素被大量降解，纖維素和木質(zhì)素也有不同程度的降解；稻秸表層乳突和瘤狀的結(jié)構(gòu)幾乎被完全破壞，深層長細(xì)胞暴露，并出現(xiàn)不同程度的崩解，其降解效率和
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S216.4

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本文編號：2688747