為了提高木質(zhì)纖維素的水解效率,酸化相的出料被用來提高玉米秸稈的厭氧產(chǎn)甲烷性能,文章利用單因素方法考察了原料負荷、酸化時間和接種量對揮發(fā)酸濃度（VFAs）的影響,采用響應(yīng)面方法對玉米秸稈酸化相水解產(chǎn)酸構(gòu)建二次回歸模型進行優(yōu)化,然后將酸化相出料接種厭氧污泥后進行產(chǎn)甲烷試驗,比較酸化后玉米秸稈的甲烷產(chǎn)率,得出揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)率和甲烷產(chǎn)率關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明,酸化時間為5 d,接種比為6,有機負荷為50 g TS·L^-1時產(chǎn)酸效果最優(yōu),VFAs產(chǎn)率為270. 50 mg·g^-1TS。3個因素對VFAs產(chǎn)率的影響依次為接種比>有機負荷>酸化時間。在最優(yōu)酸化條件下甲烷相出料的系統(tǒng)穩(wěn)定性好,甲烷產(chǎn)率為285. 97 m L·g^-1TS,比未處理組提高了81. 52%,回歸性分析結(jié)果表明甲烷產(chǎn)率與VFAs產(chǎn)率有較高的相關(guān)性。因此,水解酸化可以明顯提高木質(zhì)纖維素的降解效率和甲烷產(chǎn)率。 

【文章來源】：中國沼氣. 2019,37(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

酸化時間對玉米秸稈產(chǎn)揮發(fā)酸濃度的影響50000VF125100VFA1%2%3%4%5酸化時間/%d

?3種重要因素通過響應(yīng)面分析模塊進行優(yōu)化，并建立酸化條件對揮發(fā)酸濃度的二次回歸模型。2結(jié)果與討論2．1酸化相VFAs及產(chǎn)氣2．1．1VFAs組分及產(chǎn)量變化圖1～圖3分析了酸化時間、接種量和有機負荷對VFAs產(chǎn)率的影響。由圖1所知，揮發(fā)酸產(chǎn)量隨酸化時間的增加顯示出先升高再下降的趨勢，當酸化達到4d時，負荷產(chǎn)酸率達到最高值232．3mg·g－1TS。在酸化發(fā)酵過程中，乙酸和丁酸的含量占總酸含量的80%，為丁酸發(fā)酵型。接種比也是影響酸化發(fā)酵的重要參數(shù)。從圖2中可以看出接種比為2，4，6，8和10時，負荷產(chǎn)酸率先上升后下降，當接種比為6時，秸稈的負荷產(chǎn)酸率最高，達到288mg·g－1TS。在接種比為2和4時，乙酸含量高于丁酸，而在接種比為6，8和10時，丁酸含量高于乙酸。在接種比為2時，丙酸含量大于1000mg·L－1，隨著接種比的增加丙酸含量逐漸減小，這可能與酸化發(fā)酵過程中的微生物群落和功能酶有關(guān)，Min［16］等人的研究結(jié)果也證明了總氮含量的增加會提高基質(zhì)底物中丙酸含量。由圖3可知，VFAs濃度會隨著有機負荷的增加逐漸增加。在適當?shù)膒H值條件下，在碳水化合物的基質(zhì)中提高補充高蛋白物質(zhì)可以通過丙酸類發(fā)酵改善丙酸酯的生產(chǎn)，主要菌群以細菌類、梭狀芽和蛋白質(zhì)細菌為主［17］。在50，60，70，80和90gTS·L－1時，VFAs濃度分別為14619．63，17997.62，20159．32，21718．44和24799．65mg·L－1。當有機負荷為60gTS·L－1時，VFAs產(chǎn)量增加至300mg·g－1TS，隨后逐漸降低。結(jié)果表?

35000300002500020000150001000050000400300200100050%60%70%80%90有機負荷/%(gTS·L-1)VFAs濃度/%（mg·L-1）VFAs產(chǎn)率/%（mg·g-1TS）乙酸VFas%yield乙醇戊酸丁酸丙酸圖3有機負荷對玉米秸稈產(chǎn)揮發(fā)酸濃度的影響2．1．2產(chǎn)氣量及氣體成分變化圖4～圖6分析了不同酸化條件下氣體組分含量的變化。如圖4所示，酸化第2天產(chǎn)氣量最高，隨著時間的增加，產(chǎn)氣量逐漸降低。其中，CO2和H2占氣體總量百分比較高，在44．73%～95．08%。在第2天H2產(chǎn)量最高，隨后逐漸降低。同時，VFAs產(chǎn)量增長率也在第2天最高，為45．99%;在第3天和第4天分別降低到6．30%和4．10%。從圖5中看出，接種比較小(接種量高)時，產(chǎn)氣量和CH4產(chǎn)量較高，分別為3330．00mL和651．69mL，產(chǎn)氣量和CH4產(chǎn)量隨著接種量的降低而降低。然而，H2在接種比為6時產(chǎn)量最高，為405．46mL，與VFAs濃度120010008006004002000產(chǎn)氣量/%mL1%2%3%4%5酸化時間/%dN2CH4CO2H2圖4不同酸化條件下氣體組分產(chǎn)量的變化3500300025002000150010005000產(chǎn)氣量/%mL2%4%6%8接種比N2CH4CO2H210圖5不同接種比條件下氣體組分產(chǎn)量的變化300025002000150010005000產(chǎn)氣量/%mL50%60%70%80%90N2CH4CO2H2有機負荷/%(gTS·L-1)圖6不同有機負荷條件下氣體組分產(chǎn)量的變化趨勢相同。此結(jié)果與王剛［16］等以蔗糖廢水為原料研究接種量對產(chǎn)酸率的影響的結(jié)果一致，H2產(chǎn)量與VFAs


本文編號：3128057