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我国农作物秸秆年产量有6亿t左右,其中有约30%未被有效利用,它们大多被露天焚烧,造成大气污染和资源浪费。通过厌氧消化方法可把秸秆转化为可燃的生物气体,实现资源利用和污染治理的双重目的。
本课题对玉米秸秆厌氧生物气化技术进行了试验研究。
1、采用绿秸灵、酵素菌、石灰水、速腐剂这四种复合菌剂对玉米秸秆先进行预处理。四种复合菌剂分别做一个对比试验,即共八组预处理玉米秸秆试验。玉米秸秆的预处理过程是将玉米秸秆在好氧的条件下高温进行堆沤,堆沤的温度设置为55℃。预处理的好坏直接影响到秸秆的发酵程度,因此,堆沤时要保持其温度不低于50℃,一般堆沤5天。预处理后,将玉米秸秆再进行厌氧发酵。试验中,厌氧发酵的条件为:发酵浓度为20%;中温发酵为37℃;pH值为7.0;碳氮比调节为30:1;原料重量为100g/L;原料粒径为1~2mm;接种物为50%。
试验中,要保持整个发酵为干发酵,即干物质浓度在整个发酵原料的20%。每天计量沼气的产量,并对其木质纤维素进行系统的研究。试验结果表明: (1)在同一试验条件下,四种试样预处理后产气效果不同。采用酵素菌对玉米秸秆预处理后,试样发酵制取沼气的量最高,达到38960.7mL。采用绿秸灵、速腐剂对玉米秸秆预处理后,试样发酵制取沼气的量也比较好,而石灰水则次之。(2)在实验室条件下,四种试样预处理后木质纤维素的降解率不同。采用酵素菌对玉米秸秆预处理后到发酵结束,试样中木质纤维素的降解率最高,达到56.9%,其它则次之。(3)不同的预处理方法,其木质纤维素降解会对其厌氧发酵产气产生影响,木质纤维素的降解与制取沼气产量有一定的关系。在本试验中,木质纤维素降解率越大,沼气产量也越多。
2、采用白腐菌对玉米秸秆进行预处理,评价其对木质纤维素降解菌株的能力。试验结果表明:(1)在所选择的8株白腐真菌中,除菌株Ps<,2>是白色粉孢子外,其它都为白色菌丝体。对比其它7株白腐菌株,菌株Cv<,2>在琼脂斜面马铃薯液体摇瓶液和玉米秸秆基质上具有生长优势。(2)在马铃薯液体和玉米秸秆固体基质中分泌漆酶能力强,且能分泌一定量的纤维素酶和半纤维素酶。菌株Ps<,2>在这些基质上生长的最差,在马铃薯液体和玉米秸秆固体基质中没有分泌漆酶。
3、采用白腐菌对玉米秸秆制取沼气工艺进行研究,试验结果表明: (1)在同一试验条件下,不同白腐菌处理后产气效果不同。经Cv。处理后原料发酵制取沼气的量最高,达到42187mL(按60天计),产气率是703.1mL/d,其次依次为Ba<,2>、Pc<,1>、Ps<,2>。(2)在实验室条件下,不同白腐菌处理后木质纤维素的降解率不同。经Cv<,1>处理后的纤维素降解率最高,其次依次为Cv<,2>、Ba<,2>、Pc<,1>、Ba<,1>、Pc<,2>、Ps<,1>、Ps<,2>。以上试验结论可为玉米秸秆的大规模生物气化提供一定的设计依据。