不同添加剂对青贮玉米秸秆厌氧消化产气特性的影响
发布时间：2021-10-27 13:35
农作物秸秆是沼气生产的主要原料,但因其季节性收获特点,必须合理储存才能为沼气全年生产提供高质量原料。为探索不同储存条件下青贮玉米秸秆的产沼气潜力,文章研究比较了干黄秸秆（DC）、青贮秸秆（无添加剂,ME）和3种添加剂青贮秸秆（纤维素酶CB、布氏乳杆菌LB、异常毕赤酵母PA）在中温（37℃±1℃）条件的厌氧发酵特性和产沼气性能,并通过修正Gompertz模型比较产沼气潜力。结果表明,各青贮组的产气量及产甲烷量有所不同,但在整体上青贮对玉米秸秆产气特性的保存有积极作用。青贮过程并没有降低玉米秸秆的厌氧消化产气特性,甚至在产气和产甲烷等方面还略有提高。通过Gompertz方程的拟合,CB组最大产气量约为176.10 L,最大产甲烷速率约为6.38 L·d-1,延滞期约为12 d,厌氧消化试验综合效果最佳。
【文章来源】：中国沼气. 2020,38(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
可控型恒温发酵装置示意图
不同的青贮玉米秸秆影响混合原料厌氧发酵过程中产气性能和启动速度。图2是不同青贮玉米秸秆的日产气量随时间的变化。从图中我们可以看出,各处理组都能在第1天开始产气,这是由于经过驯化的接种污泥中含有大量的产甲烷菌,可以与混合原料接触迅速发生反应开始正常产气,并且ME组第1天产气量最多为0.24 L·d-1。不同处理组秸秆进入发酵体系后,总体表现出相似的变化趋势,分别在第2～5天和第19～24天均出现明显的产甲烷高峰,57天后5个处理组产气全部停止。第1波小高峰出现原因是牛粪和玉米秸秆中容易被降解的糖类有机物经过水解、酸化阶段形成的可挥发性脂肪酸反应生成甲烷达到。第2次波峰出现的原因是由于玉米秸秆中难以降解的纤维素、半纤维素开始降解产甲烷。此时,PA组的产气量最高峰值为8.40 L·d-1,DC组的产期最高峰为7.61 L·d-1,ME组的产期量最高峰为7.76 L·d-1,CB组的产期最高峰为5.21 L·d-1,LB组的产期最高峰为7.57 L·d-1。PA日产气量最大且PA组的日产气速率最大。
甲烷体积分数反映了产气品质的优劣。从图3可以看出在整个发酵周期中,PA组的甲烷体积分数最早达到50 %,认为厌氧消化实验启动,启动时间为第17天。除PA组维持启动时间为23 d外(占整个周期的41.07 %),其余添加剂处理组维持启动时间均低于DC组,这可能是由于添加剂异常比赤酵母可以更深层次地破坏玉米秸秆的纤维结构,使产甲烷菌能够在厌氧消化中后期保持高效分裂繁殖,进而维持更长的启动状态。由图3可知,5个处理组的甲烷体积分数均呈现先升高后波动下降的趋势,在发酵初期1～10 d,4个青贮秸秆处理组的甲烷体积分数均明显高于DC组,这是因为秸秆在青贮过程中部分木质纤维被降解为小分子有机物[15],在发酵初期有助于提升甲烷体积分数。5个处理组甲烷的平均体积分数从高到低分别为,PA组53.40 %,DC组52.35 %,ME组51.96 %,LB组50.28 %,CB组48.98 %,除CB组为48.98%外,其余处理组的平均甲烷体积分数均大于50%。因此,青贮可以提高秸秆的消化率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于农业供给侧结构性改革背景的秸秆资源与利用研究[J]. 王亚静,王飞,石祖梁,高春雨,王红彦,毕于运. 中国农业资源与区划. 2017(06)
[2]不同固体浓度青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气性能研究[J]. 李志忠,姚兴泉,任海伟,王宇杰,李金平. 中国沼气. 2017(01)
[3]电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响[J]. 陈莹,尹常凯,朱南文,袁海平,楼紫阳. 中国环境科学. 2016(03)
[4]青贮玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的试验研究[J]. 任海伟,姚兴泉,李金平,李志忠,王鸣刚,王春龙,张殿平,孙永明. 中国沼气. 2015(01)
[5]NaOH预处理对玉米秸秆固态厌氧消化的影响[J]. 崔凤杰,李向菲,周宇光,陈华友,孙文敬,黄达明. 环境工程学报. 2013(05)
[6]鸡粪与NaOH预处理麦秸联合厌氧发酵产气性能与协同效果研究[J]. 高健,袁海荣,邹德勋,朱保宁,张良,李兵,冯亚君,李秀金. 可再生能源. 2012(07)
[7]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[8]农作物秸秆的厌氧消化试验研究[J]. 李连华,马隆龙,袁振宏,刘晓风,廖翠萍. 农业环境科学学报. 2007(01)
博士论文
[1]预处理对水葫芦和稻秸厌氧消化产沼气性能的影响研究[D]. 夏益华.浙江大学 2014
[2]餐厨垃圾两相厌氧发酵氨氮特性与控制方法研究[D]. 陈祥.浙江大学 2014
[3]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]添加剂及氨碱处理对青贮玉米秸秆厌氧消化特性的影响[D]. 王宇杰.兰州理工大学 2017
[2]添加剂对玉米秸秆与白菜混贮品质影响及细菌多样性研究[D]. 赵拓.兰州理工大学 2016
本文编号：3461709
【文章来源】：中国沼气. 2020,38(05)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
可控型恒温发酵装置示意图
不同的青贮玉米秸秆影响混合原料厌氧发酵过程中产气性能和启动速度。图2是不同青贮玉米秸秆的日产气量随时间的变化。从图中我们可以看出,各处理组都能在第1天开始产气,这是由于经过驯化的接种污泥中含有大量的产甲烷菌,可以与混合原料接触迅速发生反应开始正常产气,并且ME组第1天产气量最多为0.24 L·d-1。不同处理组秸秆进入发酵体系后,总体表现出相似的变化趋势,分别在第2～5天和第19～24天均出现明显的产甲烷高峰,57天后5个处理组产气全部停止。第1波小高峰出现原因是牛粪和玉米秸秆中容易被降解的糖类有机物经过水解、酸化阶段形成的可挥发性脂肪酸反应生成甲烷达到。第2次波峰出现的原因是由于玉米秸秆中难以降解的纤维素、半纤维素开始降解产甲烷。此时,PA组的产气量最高峰值为8.40 L·d-1,DC组的产期最高峰为7.61 L·d-1,ME组的产期量最高峰为7.76 L·d-1,CB组的产期最高峰为5.21 L·d-1,LB组的产期最高峰为7.57 L·d-1。PA日产气量最大且PA组的日产气速率最大。
甲烷体积分数反映了产气品质的优劣。从图3可以看出在整个发酵周期中,PA组的甲烷体积分数最早达到50 %,认为厌氧消化实验启动,启动时间为第17天。除PA组维持启动时间为23 d外(占整个周期的41.07 %),其余添加剂处理组维持启动时间均低于DC组,这可能是由于添加剂异常比赤酵母可以更深层次地破坏玉米秸秆的纤维结构,使产甲烷菌能够在厌氧消化中后期保持高效分裂繁殖,进而维持更长的启动状态。由图3可知,5个处理组的甲烷体积分数均呈现先升高后波动下降的趋势,在发酵初期1～10 d,4个青贮秸秆处理组的甲烷体积分数均明显高于DC组,这是因为秸秆在青贮过程中部分木质纤维被降解为小分子有机物[15],在发酵初期有助于提升甲烷体积分数。5个处理组甲烷的平均体积分数从高到低分别为,PA组53.40 %,DC组52.35 %,ME组51.96 %,LB组50.28 %,CB组48.98 %,除CB组为48.98%外,其余处理组的平均甲烷体积分数均大于50%。因此,青贮可以提高秸秆的消化率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于农业供给侧结构性改革背景的秸秆资源与利用研究[J]. 王亚静,王飞,石祖梁,高春雨,王红彦,毕于运. 中国农业资源与区划. 2017(06)
[2]不同固体浓度青贮玉米秸秆与牛粪混合发酵产沼气性能研究[J]. 李志忠,姚兴泉,任海伟,王宇杰,李金平. 中国沼气. 2017(01)
[3]电刺激条件下初始pH值对剩余污泥厌氧消化效果的影响[J]. 陈莹,尹常凯,朱南文,袁海平,楼紫阳. 中国环境科学. 2016(03)
[4]青贮玉米秸秆与牛粪混合厌氧消化产气性能的试验研究[J]. 任海伟,姚兴泉,李金平,李志忠,王鸣刚,王春龙,张殿平,孙永明. 中国沼气. 2015(01)
[5]NaOH预处理对玉米秸秆固态厌氧消化的影响[J]. 崔凤杰,李向菲,周宇光,陈华友,孙文敬,黄达明. 环境工程学报. 2013(05)
[6]鸡粪与NaOH预处理麦秸联合厌氧发酵产气性能与协同效果研究[J]. 高健,袁海荣,邹德勋,朱保宁,张良,李兵,冯亚君,李秀金. 可再生能源. 2012(07)
[7]pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响[J]. 赵明星,严群,阮文权,邹华,徐岩. 生物加工过程. 2008(04)
[8]农作物秸秆的厌氧消化试验研究[J]. 李连华,马隆龙,袁振宏,刘晓风,廖翠萍. 农业环境科学学报. 2007(01)
博士论文
[1]预处理对水葫芦和稻秸厌氧消化产沼气性能的影响研究[D]. 夏益华.浙江大学 2014
[2]餐厨垃圾两相厌氧发酵氨氮特性与控制方法研究[D]. 陈祥.浙江大学 2014
[3]秸秆资源评价与利用研究[D]. 毕于运.中国农业科学院 2010
硕士论文
[1]添加剂及氨碱处理对青贮玉米秸秆厌氧消化特性的影响[D]. 王宇杰.兰州理工大学 2017
[2]添加剂对玉米秸秆与白菜混贮品质影响及细菌多样性研究[D]. 赵拓.兰州理工大学 2016
本文编号：3461709
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