NaOH和沼液浸泡预处理对麦糠厌氧发酵的强化作用比较

发布时间：2021-08-07 04:01

　　采用浓度分别为2%、4%、6%、8%的Na OH在80℃下预处理麦糠2 h,鸡粪和牛粪沼液在25℃下预处理麦糠5 d,比较Na OH和沼液浸泡预处理对麦糠厌氧发酵的强化作用。结果表明:6%Na OH获得最大产甲烷潜力,为199. 5 m L/g,比对照组增加了191. 2%（68. 5 m L/g）,且消化时间仅为6 d;鸡粪沼液的预处理效果明显优于牛粪沼液,最大产甲烷潜力达130. 8 m L/g,相当于2%Na OH的预处理效果,但无需额外添加化学或生物等预处理药物。因此,在应用中可以根据实际情况,灵活选择2种预处理方式。 

【文章来源】：环境工程技术学报. 2019,9(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

BMP试验装置Fig．1Experimentalset-upofBMP

匝嵫醴⒔偷睦?计产甲烷曲线进行拟合，公式如下:P(t)=Pm·exp－expＲm·ePm(λ－t)+{[]}1(1)式中:P(t)为在t时间内的累计产甲烷量，mL?g;Pm为发酵周期结束后最大产甲烷潜力，mL?g;t为消化时间，d;Ｒm为最大日产甲烷量，mL?(g·d);λ为细菌停滞时间，d;e为对数常数。Pm、Ｒm和λ通过Origin9.0软件拟合结果得到。2结果与讨论2.1NaOH预处理对麦糠产甲烷的强化作用2.1.1累计产甲烷量图2为碱预处理中NaOH浓度对累计产甲烷量的影响。BMP周期以连续3d累计产甲烷量低于总产气量的1%为试验终点［16］，本试验BMP周期为25d。由图2可见，A组累计产甲烷量在前11d内缓慢增至46.0mL?g，然后速度进一步放缓，最后达到68.0mL?g;所有经NaOH预处理的试验组累计产甲烷量增加迅速，在7d内便趋于平稳，这表明NaOH预处理能够有效地增强麦糠的水解阶段，让微生物在厌氧发酵的早期更加容易与纤维素接触并发生反应［5，17］。另外，与A组相比，在进入平稳期时，经2%、4%、6%和8%NaOH处理的试验组累计产甲烷量分别达到130.6、156.7、195.0和195.3mL?g，表明碱处理能够缩短产甲烷周期并在厌氧发酵的早期便能大幅提高累计产甲烷量。图2碱预处理中NaOH浓度对累计产甲烷量的影响Fig．2TheeffectsofdifferentNaOHconcentrationsonmethaneyieldunderNaOHpretreatmentsNaOH预处理对麦糠累计产甲烷量有明显的促进作用，其中2%NaOH试验组效果明显，其累计产甲烷量较A组提高了124.1%;当NaOH?

环境工程技术学报第9卷理水生植物时，获得最大产甲烷量为186.5mL?g。NaOH对麦糠的产甲烷强化作用是显著的。2.1.2产甲烷率图3为碱预处理中NaOH浓度对麦糠产甲烷率的影响。从图3可以看出，各试验组前3～6d产甲烷率迅速增加，然后下降，这是由于微生物获得的可溶解性底物减少［19］。另外，在集中产甲烷的前10d里，所有NaOH预处理试验组的产甲烷率均高于A组，表明预处理能够显著解除水解的限制，使更多的有机物在发酵中可以直接与产甲烷菌发生作用。在所有试验组中，4%NaOH预处理试验组产甲烷率最高，尤其在第9天后明显高于6%和8%NaOH试验组。当NaOH浓度超过5%时，钠离子和木质素溶解释放的芳香族化合物对产甲烷菌有明显的抑制作用［20］，可能造成了6%和8%NaOH试验组的产甲烷率下降。图3碱预处理中NaOH浓度对产甲烷率的影响Fig．3TheeffectsofNaOHconcentrationsonmethanecontentofwhatbranunderhydrothermalNaOHpretreatments2.2沼液浸泡对麦糠产甲烷的强化作用2.2.1累计产甲烷量不同沼液预处理对麦糠累计产甲烷量的影响如图4所示。图4不同沼液预处理对产甲烷量的影响Fig．4Theeffectsofdifferentliquiddigestatepretreatmentsonmethaneyield从图4可以看出，B组、C组、D组和E组在30d内累计产甲烷量分别达到73.0、76.1、116.3和130.0mL?g，分别比A组(68.0mL?g)增加了7.1%、11.4%、71.0%和91.1%。鸡粪沼液预处理试验组累计产甲烷量明显高于牛粪沼液预处理试验组，这是因为牛粪沼液的氨氮浓度为850mg?L，而鸡粪沼液的氨氮浓度为3560mg?

【参考文献】：
期刊论文
[1]沼液预处理玉米秸秆产沼气工艺参数优化[J]. 王英琪,杨宏志,孟海波,冯晶,魏程程.  农业工程学报. 2018(23)
[2]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)
[3]NaOH预处理对杂交狼尾草厌氧发酵产沼气的影响[J]. 龚舒静,段青松,杨姝,秦向东.  环境工程学报. 2015(04)
[4]添加NaOH对水生植物固体厌氧发酵产甲烷的作用[J]. 许旭,王进,彭书传,马丁,岳正波.  环境工程学报. 2014(08)



本文编号：3327039