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水稻是我国长江流域主要的粮食作物,水稻秸秆的直接燃烧不仅是国家明令禁止的,而且严重污染环境,造成极大的资源浪费。将水稻秸杆通过厌氧发酵转化为生物天然气,可以有效缓解中国能源紧缺和减轻环境污染的问题。水稻秸秆因其表面坚固的硅质和内部复杂的晶体结构,不能直接高效地被厌氧微生物降解生产生物气。针对水稻秸秆厌氧发酵降解率低的问题,本文提出一种通过表面揉搓提高水稻秸秆利用率的预处理方法。主要研究表面揉搓预处理对水稻秸秆理化性质和厌氧发酵产气的影响,并探讨揉搓预处理对后续稀碱预处理的促进作用,优化揉搓和稀碱联合预处理的工艺参数。研究得到如下结论:1、污泥适用于水稻秸秆的厌氧发酵产气,发酵液稳定的pH为7.6～7.9相比于猪沼和牛沼接种液,水稻秸秆混合污泥接种液发酵的产气量最高、产甲烷量最高且产气速率最快。选用污泥对不同预处理水稻秸秆进行接种发酵,结果表明:水稻秸秆厌氧发酵稳定的pH范围是7.6～7.9之间。2、揉搓预处理是一种高效的水稻秸秆厌氧发酵产气的预处理方式水稻秸秆经过揉搓预处理,不仅物理尺寸减小至2～3厘米,而且茎杆的内表面得以有效暴露;揉搓过程还能够对水稻秸秆表面的硅质进行打磨,去除水稻秸秆31%的硅质。经过揉搓预处理,水稻秸秆厌氧发酵的产气量提升33.65%,达到98.10mL/gTS。3、水稻揉搓预处理后能够提升随后稀碱处理的厌氧发酵效果稀碱预处理不但能够去除木质素,还能去除秸秆表面疏水性的硅质,有效地破坏秸秆内部的晶体结构。相比硅质保护的外表面,稀碱预处理对秸秆内表面的破坏效果更为显著。揉搓预处理能够强化稀碱预处理的破坏效果,揉搓和稀碱联合预处理产气量达到130.70mL/gTS,比单稀碱预处理高23.29%。4、揉搓水稻秸秆厌氧发酵产气的稀碱处理的最佳工艺揉搓和稀碱联合预处理对秸秆进行厌氧发酵,经过正交试验发现揉搓和稀碱联合预处理中各因素对水稻秸秆厌氧产气的影响大小排序为:NaOH浓度>预处理温度>预处理时间。预处理的最佳条件:NaOH浓度4%,水浴加热时间为3 h,水浴温度为80℃,产气量达到157.55 mL/gTS,比未处理组高123.16%。以上是揉搓预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气的探究,这些结果将有助于寻找合适的预处理方式,为今后水稻秸秆能源化提供参考。