温和湿热预处理对稻秸理化特性及生物产沼气的影响

为考察温和湿热预处理提高秸秆产气速率的可行性,以水稻秸秆为原料,在湿热预处理温度80℃、物料含水率60%条件下,通过分析湿热处理前后稻秸理化特性及厌氧生物产气特性的变化,研究不同湿热预处理时间对秸秆预处理及产沼气效果的影响.结果表明,温和湿热预处理促进了稻秸有机物的溶出,预处理后稻秸水浸提液p H值有较大幅度下降,而COD、TVFA和乙酸含量均大幅度增加,与对照组相比,T1、T2和T3处理秸秆水浸提液COD浓度分别增加了47.19%、55.18%和60.62%,TVFA浓度分别增加了22.34%、33.98%和50.12%,乙酸浓度分别增加了19.52%、34.02%和49.37%,并且乙酸占TVFA百分比均超过85%以上,差异显著性分析表明,处理T1水浸提液各理化特性指标与对照组相比呈极显著差异,而不同温和湿热预处理之间无显著差异;对稻秸纤维素组分破坏效果明显,但不同预处理时间对秸秆木质纤维组分破坏效果影响不大;厌氧发酵产气的结果表明,温和湿热预处理可明显提高稻秸厌氧生物产沼气,发酵20d平均容积产气率可提高12.53%以上,累积TS产气率可提高36.17%以上.可见,温和湿热预处理提高秸秆厌氧生物产沼气效果是可行的,考虑到工程应用中预处理能耗成本因素,湿热预处理时间以T1处理(即6h)为宜.

温和湿热条件下碱性非碱溶液预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

为提供一种经济、高效的玉米秸秆预处理方法,以干黄玉米秸秆为原料,采用4种碱性非碱溶液(Na_(2)CO_(3)、Na_(2)SO_(3)、K_(2)HPO_(4)和CaO_(2),每种均采用2%、4%、6%3个梯度)作为预处理剂,以不加预处理剂作为对照(CK),80℃水浴锅加热,TS(总固体含量)10%条件下浸泡处理24 h后,分析秸秆木质素、半纤维素和纤维素含量,秸秆浸提液和秸秆厌氧发酵后出料沼液的COD(化学需氧量)值和TVFA(总挥发性脂肪酸)含量,以及厌氧发酵过程中发酵液pH值、日产沼气量、沼气中甲烷含量等指标。结果表明,经过温和湿热条件下碱性非碱溶液预处理,玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素含量显著降低。大多数处理组厌氧发酵的单位TS产沼气量和沼气中甲烷含量峰值提高,发酵液pH值最终稳定在7.50~9.00。其中,CaO_(2)预处理对木质纤维素的溶解最佳,木质素、半纤维素和纤维素含量最多分别降低59.75%、69.61%和47.09%。2%CaO_(2)预处理组厌氧发酵产沼气效果最好,单位TS产沼气量达到291.8 mL/g,沼气中甲烷含量峰值提高39.02%。该处理组出料沼液的COD值和TVFA含量也为各组最低,与对照组相比,分别降低56.25%和61.45%。通过分析,预处理溶液种类和含量对玉米秸秆中木质纤维素的去除率影响明显,且木质纤维素的去除率和预处理方法对玉米秸秆厌氧发酵效果均有影响,因此实际生产中应当全面考虑。

温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

为了考察温和湿热条件下碱预处理对玉米秸秆的理化特性和厌氧发酵产甲烷的影响,以干黄玉米秸秆为原料,利用不同碱预处理剂,80℃条件下处理24 h,通过分析玉米秸秆处理前后理化特性以及厌氧发酵产气特性和发酵出料理化性质,比较4种碱预处理剂的处理效果。结果表明,温和湿热条件下用碱预处理的玉米秸秆的木质素、纤维素和半纤维素含量均显著降低,浸提液pH值略有下降,而化学需氧量(COD)和总脂肪酸(TVFA)含量明显提高,单位总固体(TS)产气量和甲烷含量有所提高,且出料中有机物和固体物含量明显下降。温和湿热条件下,6%KOH溶液对木质纤维素的溶解效果最好,木质素含量下降67.04%,半纤维素含量下降76.86%;4%氨水溶液发酵产气效果最好,单位TS产气量可达到125.25 mL/g。