沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化
发布时间：2021-03-04 01:52
沼液作为厌氧发酵的废弃物处理存在困难,但沼液可以对秸秆类原料进行预处理,为沼液的综合利用提供可能。为优化沼液预处理玉米秸秆的条件,提高玉米秸秆厌氧消化产气量,该文以沼液预处理前后的纤维素、半纤维素、木质素含量以及产气量为指标,根据CCD（centralcompositedesign）试验设计原理,选取沼液添加比例、温度和时间为因素,建立三者之间的模型。试验结果表明:随着预处理TS（total solid）的降低,时间的延长,木质纤维素的降解率越高,而温度在30℃时木质纤维素的降解率达到最大。从产气量来看木质纤维素降解率并不是越高越好,过分的追求木质纤维素的降解会对产气量产生影响,经过响应面法优化产气量后得出最佳的预处理工艺为:沼液添加比例19.08%、预处理温度（30±1）℃、预处理时间为5 d,总产气量可提高30.76%。
【文章来源】：农业工程学报. 2018,34(23)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
产气与预处理试验装置示意图Fig.1Schematicofbiogasproductionand
第23期王英琪等：沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化241酸和微生物，温度对微生物的活性有很大的影响，微生物在其最适温度下活性最佳，产酶效率最高，因此温度的改变对其降解的效果会产生差异。从产气量来看，预处理温度为30℃时产气量最大，而温度在20℃时产气量最低。在预处理时间和沼液添加比例相同的情况下，不同温度下的木质纤维素降解率不同，产气量也不同，在其最适温度条件下其降解率最大。与此同时，在预处理时对原料预先进行了升温，在接种后可快速达到其最适温度，使产甲烷菌的数量得以快速增加，提高厌氧消化的效率。注：沼液添加比例20%，时间6d。Note:Biogasslurryadditionratiois20%,timeis6d.图2温度对木质纤维素降解率及产气量影响Fig.2Effectoftemperatureondegradationrateoflignocelluloseandbiogasproduction2.1.2处理时间对木质纤维素降解及产气量的影响按照不同的处理时间，处理前后木质纤维素含量及产气量如图3所示。从图3中可知，预处理2～10d，木质纤维素总量降解率在8.19%～13.44%。经过10d预处理后，纤维素降解率达到10.22%，半纤维素含量从26.52%降解至21.26%，木质素的降解率达7.86%。从降解率来看，半纤维素的降解率最大，而木质素的降解率很校随着预处理时间的延长，经过沼液浸润的秸秆木质纤维素组分膨胀，木质纤维素中各成分降解率不断升高，但从6d后降解率变化幅度减小，即降解趋于平缓。预处理时间越长，木质纤维素降解率越高。结合产气量来看，产气量提高率在16.78%～29.85%之间。虽然经过预处理的组产气量在4000mL以上大于未经预处理组的3318mL，预处理时间8d组的产气量低于预处理6d组的产气量。这可能是由于
第23期王英琪等：沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化241酸和微生物，温度对微生物的活性有很大的影响，微生物在其最适温度下活性最佳，产酶效率最高，因此温度的改变对其降解的效果会产生差异。从产气量来看，预处理温度为30℃时产气量最大，而温度在20℃时产气量最低。在预处理时间和沼液添加比例相同的情况下，不同温度下的木质纤维素降解率不同，产气量也不同，在其最适温度条件下其降解率最大。与此同时，在预处理时对原料预先进行了升温，在接种后可快速达到其最适温度，使产甲烷菌的数量得以快速增加，提高厌氧消化的效率。注：沼液添加比例20%，时间6d。Note:Biogasslurryadditionratiois20%,timeis6d.图2温度对木质纤维素降解率及产气量影响Fig.2Effectoftemperatureondegradationrateoflignocelluloseandbiogasproduction2.1.2处理时间对木质纤维素降解及产气量的影响按照不同的处理时间，处理前后木质纤维素含量及产气量如图3所示。从图3中可知，预处理2～10d，木质纤维素总量降解率在8.19%～13.44%。经过10d预处理后，纤维素降解率达到10.22%，半纤维素含量从26.52%降解至21.26%，木质素的降解率达7.86%。从降解率来看，半纤维素的降解率最大，而木质素的降解率很校随着预处理时间的延长，经过沼液浸润的秸秆木质纤维素组分膨胀，木质纤维素中各成分降解率不断升高，但从6d后降解率变化幅度减小，即降解趋于平缓。预处理时间越长，木质纤维素降解率越高。结合产气量来看，产气量提高率在16.78%～29.85%之间。虽然经过预处理的组产气量在4000mL以上大于未经预处理组的3318mL，预处理时间8d组的产气量低于预处理6d组的产气量。这可能是由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能[J]. 黄开明,赵立欣,冯晶,姚宗路,于佳动,罗娟. 农业工程学报. 2018(16)
[2]沼液预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的研究[J]. 魏域芳,李秀金,袁海荣. 中国沼气. 2018(01)
[3]不同预处理对秸秆木质纤维组分特性的影响[J]. 赵玲,李森,王聪,张敏,谷士艳,刘庆玉. 沈阳农业大学学报. 2017(02)
[4]沼液原位生化预处理玉米秸与猪粪混合厌氧消化性能分析[J]. 彭翔,李秀金,袁海荣,刘研萍,邹德勋,庞云芝. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]不同预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能比较[J]. 魏域芳,李秀金,刘研萍,兰艳艳,朱嘉琳,朱超,管若琳,袁海荣. 中国沼气. 2016(02)
[6]响应面法优化沼液预处理玉米秸秆条件的研究[J]. 李建,刘庆玉,郎咸明,包震宇. 可再生能源. 2016(02)
[7]不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较[J]. 李平,龙翰威,高立洪,韦秀丽,蒋滔,刘科,董毛村. 农业工程学报. 2015(12)
[8]CaO预处理提高玉米秸秆厌氧消化产沼气性能[J]. 罗娟,张玉华,陈羚,宋成军,李小刚,齐岳,赵立欣. 农业工程学报. 2013(15)
[9]复合微生物预处理玉米秸秆产沼气的试验研究[J]. 李砚飞,黄亚丽,代树智,周勇,邓有智,周桂英,杨俊芬. 可再生能源. 2013(05)
[10]一组高温混合菌对木质素纤维素的降解[J]. 李海红,王巧,袁月祥,刘晓飞,闫志英. 西安工程大学学报. 2013(01)
硕士论文
[1]联合预处理对小麦秸秆混合厌氧发酵的影响研究[D]. 黎雪.西北农林科技大学 2016
[2]秸秆沼气发酵预处理微生物菌剂的制备与应用研究[D]. 张瑞.南京林业大学 2014
本文编号：3062352
【文章来源】：农业工程学报. 2018,34(23)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
产气与预处理试验装置示意图Fig.1Schematicofbiogasproductionand
第23期王英琪等：沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化241酸和微生物，温度对微生物的活性有很大的影响，微生物在其最适温度下活性最佳，产酶效率最高，因此温度的改变对其降解的效果会产生差异。从产气量来看，预处理温度为30℃时产气量最大，而温度在20℃时产气量最低。在预处理时间和沼液添加比例相同的情况下，不同温度下的木质纤维素降解率不同，产气量也不同，在其最适温度条件下其降解率最大。与此同时，在预处理时对原料预先进行了升温，在接种后可快速达到其最适温度，使产甲烷菌的数量得以快速增加，提高厌氧消化的效率。注：沼液添加比例20%，时间6d。Note:Biogasslurryadditionratiois20%,timeis6d.图2温度对木质纤维素降解率及产气量影响Fig.2Effectoftemperatureondegradationrateoflignocelluloseandbiogasproduction2.1.2处理时间对木质纤维素降解及产气量的影响按照不同的处理时间，处理前后木质纤维素含量及产气量如图3所示。从图3中可知，预处理2～10d，木质纤维素总量降解率在8.19%～13.44%。经过10d预处理后，纤维素降解率达到10.22%，半纤维素含量从26.52%降解至21.26%，木质素的降解率达7.86%。从降解率来看，半纤维素的降解率最大，而木质素的降解率很校随着预处理时间的延长，经过沼液浸润的秸秆木质纤维素组分膨胀，木质纤维素中各成分降解率不断升高，但从6d后降解率变化幅度减小，即降解趋于平缓。预处理时间越长，木质纤维素降解率越高。结合产气量来看，产气量提高率在16.78%～29.85%之间。虽然经过预处理的组产气量在4000mL以上大于未经预处理组的3318mL，预处理时间8d组的产气量低于预处理6d组的产气量。这可能是由于
第23期王英琪等：沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化241酸和微生物，温度对微生物的活性有很大的影响，微生物在其最适温度下活性最佳，产酶效率最高，因此温度的改变对其降解的效果会产生差异。从产气量来看，预处理温度为30℃时产气量最大，而温度在20℃时产气量最低。在预处理时间和沼液添加比例相同的情况下，不同温度下的木质纤维素降解率不同，产气量也不同，在其最适温度条件下其降解率最大。与此同时，在预处理时对原料预先进行了升温，在接种后可快速达到其最适温度，使产甲烷菌的数量得以快速增加，提高厌氧消化的效率。注：沼液添加比例20%，时间6d。Note:Biogasslurryadditionratiois20%,timeis6d.图2温度对木质纤维素降解率及产气量影响Fig.2Effectoftemperatureondegradationrateoflignocelluloseandbiogasproduction2.1.2处理时间对木质纤维素降解及产气量的影响按照不同的处理时间，处理前后木质纤维素含量及产气量如图3所示。从图3中可知，预处理2～10d，木质纤维素总量降解率在8.19%～13.44%。经过10d预处理后，纤维素降解率达到10.22%，半纤维素含量从26.52%降解至21.26%，木质素的降解率达7.86%。从降解率来看，半纤维素的降解率最大，而木质素的降解率很校随着预处理时间的延长，经过沼液浸润的秸秆木质纤维素组分膨胀，木质纤维素中各成分降解率不断升高，但从6d后降解率变化幅度减小，即降解趋于平缓。预处理时间越长，木质纤维素降解率越高。结合产气量来看，产气量提高率在16.78%～29.85%之间。虽然经过预处理的组产气量在4000mL以上大于未经预处理组的3318mL，预处理时间8d组的产气量低于预处理6d组的产气量。这可能是由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能[J]. 黄开明,赵立欣,冯晶,姚宗路,于佳动,罗娟. 农业工程学报. 2018(16)
[2]沼液预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的研究[J]. 魏域芳,李秀金,袁海荣. 中国沼气. 2018(01)
[3]不同预处理对秸秆木质纤维组分特性的影响[J]. 赵玲,李森,王聪,张敏,谷士艳,刘庆玉. 沈阳农业大学学报. 2017(02)
[4]沼液原位生化预处理玉米秸与猪粪混合厌氧消化性能分析[J]. 彭翔,李秀金,袁海荣,刘研萍,邹德勋,庞云芝. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[5]不同预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能比较[J]. 魏域芳,李秀金,刘研萍,兰艳艳,朱嘉琳,朱超,管若琳,袁海荣. 中国沼气. 2016(02)
[6]响应面法优化沼液预处理玉米秸秆条件的研究[J]. 李建,刘庆玉,郎咸明,包震宇. 可再生能源. 2016(02)
[7]不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较[J]. 李平,龙翰威,高立洪,韦秀丽,蒋滔,刘科,董毛村. 农业工程学报. 2015(12)
[8]CaO预处理提高玉米秸秆厌氧消化产沼气性能[J]. 罗娟,张玉华,陈羚,宋成军,李小刚,齐岳,赵立欣. 农业工程学报. 2013(15)
[9]复合微生物预处理玉米秸秆产沼气的试验研究[J]. 李砚飞,黄亚丽,代树智,周勇,邓有智,周桂英,杨俊芬. 可再生能源. 2013(05)
[10]一组高温混合菌对木质素纤维素的降解[J]. 李海红,王巧,袁月祥,刘晓飞,闫志英. 西安工程大学学报. 2013(01)
硕士论文
[1]联合预处理对小麦秸秆混合厌氧发酵的影响研究[D]. 黎雪.西北农林科技大学 2016
[2]秸秆沼气发酵预处理微生物菌剂的制备与应用研究[D]. 张瑞.南京林业大学 2014
本文编号：3062352
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