摘 要：为了探索不同酸预处理对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响，本试验采用不同质量百分数H3PO4和HCl溶液对秸秆进行预处理，在中温（35 ± 1）℃、水稻秸秆和牛粪按1:1配比的条件下进行了厌氧消化试验。结果表明，经过这两种不同质量百分数的酸预处理后，水稻秸秆的木质纤维结构破坏较明显，均能有效缩短发酵启动时间，并不同程度提高水稻秸秆厌氧发酵产沼气的能力。其中以6% H3PO4预处理试验组的效果最好，利用其对水稻秸秆预处理7 d，然后厌氧发酵30 d。总产气量最多，为16474 mL，日均产气量为549.13 mL/d，TS去除率和VS去除率也是最大，分别达48.7%和35.4%。在此情况下，pH初期波动，之后基本维持在6.4左右，日产气量波动最大，但是甲烷含量保持相对稳定。综合以上各种因素可以得出6% H3PO4预处理是较优的工艺条件。58394

毕业论文关键词：沼气，水稻秸秆，酸预处理，厌氧发酵

Abstract：In order to explore the influence of H3PO4 and HCl pretreatments on characteristics of the biogas production of rice straw, the experiment was performed in different mass fractions of H3PO4 and HCl solution, which respectively were 2%, 4%, 6%, 8%. A batch of experiments of straw was conducted under the condition of (35 ± 1) ℃, when the same content of straw and excrement were blended. The results indicated that, after the pretreatment of different mass fractions of acid, components of straw were destroyed more apparently and shorten the starting time effectively and the biogas yield was improved. 6% H3PO4 pretreatment was best according to all parameters, 6% H3PO4 was used to pretreat rice straw for 7 days, and then the anaerobic fermentation for 30 days. Total gas is 16474 mL, average gas is 549.13 mL/d, TS is also the biggest, which is 48.7%, and VS is the biggest, which is 35.4%. In this case, pH swings early, then it remains at around 6.4, daily gas production fluctuate mostly, methane content is stable relatively. All the results indicated that 6% H3PO4 pretreatment was much better.

Keywords：Biogas, rice straw, acid pretreatment, anaerobic fermentation

1 前言 6

2 材料与方法 6

2.1 试验材料 6

2.2 试验装置与仪器 7

2.2.1 试验装置 7

2.2.2 测试项目与方法 7

2.3 试验方法 7

2.3.1 预处理 7

2.3.2 产气潜力测试 8

3 结果与讨论 8

3.1 不同酸预处理的pH变化情况 8

3.2 不同酸预处理对甲烷含量的影响 9

3.3 不同预处理对水稻秸秆厌氧消化特性的影响 9

3.3.1 不同预处理对日产气量的影响 9

3.3.2 不同酸预处理对累积产气量的影响 10

3.3.3 不同预处理对TS、VS去除率的影响 11

结  论 12

参考文献 13

致  谢 15

1 前言

 在可供开发和利用的木质纤维素资源中, 农作物秸秆是最为丰富的一种, 如何充分利用这些资源而又使环境不受污染是现代农业面临的难题[1]。目前，厌氧消化技术在有机废弃物的处理中已经得到肯定[2]。因为利用厌氧消化技术不仅可以使农作物秸秆产沼气，解决能源短缺问题，而且还可以解决环境污染等问题。在厌氧消化系统中有机物首先被水解酸化，微生物催化固态有机物水解液化，水解液同时在酸化细菌的作用下降解为小分子脂肪酸和醇[3]。产甲烷的速率又与这些小分子有机物的种类及浓度有着十分密切的关系。Vieitez等[4]和Nopharatana等[5]研究均表明，固体有机物的水解速率低于产甲烷速率，对固体有机物厌氧消解具有限制作用[6]。因此要解决水稻秸秆组织结构紧密,难以直接被沼气发酵微生物利用这一难题,就需要对水稻秸秆进行一定的预处理，以便加快水稻秸秆的水解速率[7-10]。因此国内外学者对水稻秸秆预处理技术进行了广泛的研究[11-12]。在当前使用的预处理方法中又以化学方法使用较为普遍,该方法处理效率高,操作简便,适用于农村地区[13]。