超声波与稀碱法联合预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响

发布时间：2020-05-22 21:37

【摘要】： 农作物秸秆因其复杂的晶体结构,不能直接被厌氧菌群利用来生产沼气。因此以秸秆作为原料时,需要进行预处理,使复杂的晶体结构得到破坏,从而易于被厌氧菌群利用。为此,本文以常见的,资源量丰富的水稻秸秆和玉米秸秆为处理对象,研究了超声波与稀碱法的联合预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响,并探讨了超声波处理和稀碱法处理在秸秆预处理过程中的协同效应。 1.以水稻秸秆为原料,研究了稀碱法预处理对厌氧发酵产气的影响。单因素分析发现NaOH浓度(g/g干物质)以6%为最佳,水浴加热时间以3h为最佳,水浴加热温度以100℃为最佳。在此基础上通过正交实验设计对稀碱法预处理工艺进行了优化。结果表明,各因素对水稻秸秆厌氧发酵产沼气影响的大小为:NaOH浓度水浴温度水浴时间。最优组合为NaOH浓度为4%,水浴加热时间为3小时,水浴温度为100℃,此时的累积产气量为10129mL,比未处理的对照组提高了115.8%。 2.以水稻秸秆为原料,联合超声波与稀碱法对秸秆进行了预处理。经过正交实验设计发现超声波与稀碱法联合处理中各因素对水稻秸秆厌氧产气效果的影响大小排序为:固液比NaOH浓度超声时间超声功率。最优的预处理条件为:NaOH浓度6%,超声时间60分钟,超声功率为360Khz,固液比1:12。如上条件下的累积产气量为12305mL,比单纯用碱进行预处理的最大产气量提高了21.5%。 3.以玉米秸秆为原料,探讨了稀碱法预处理针对秸秆厌氧发酵的产气影响。单因素实验分析发现NaOH浓度(g/g干物质)以6%为最佳,水浴加热时间以3h为最佳,水浴加热温度以100℃为最佳。在此基础上通过正交实验设计对稀碱法预处理工艺进行了优化。结果表明,各因素对玉米秸秆厌氧发酵产沼气影响的大小为:NaOH浓度水浴温度水浴时间。最优组合为NaOH浓度为4%,水浴加热时间为3小时,水浴温度为100℃,此时的累积产气量为10868mL,比未处理的对照组提高了117.9%。 4.以玉米秸秆为原料,联合超声波与稀碱法对秸秆进行了预处理。经过正交实验设计发现超声波与碱联合处理中各因素对玉米秸秆厌氧产气效果的影响大小排序为:固液比NaOH浓度超声功率超声时间。最优的预处理条件为:NaOH浓度为6%,超声时间60分钟,超声功率为360Khz,固液比1:12。此时的累积产气量为14335mL,比稀碱法单独预处理的最优方案提高了31.9%。
【图文】：

曲线,葡萄糖,曲线,滤纸酶活

图 2-1 葡萄糖的标准曲线Fig.2-1 the stand curve of Glucose含量的测定：以 1.0mL 样品代替葡萄糖标准液按同样显色操作，测定 5光度，利用回归方程计算还原糖含量（以葡萄糖计）。2）滤纸酶活力的测定采用国际理论和应用化学协会(IUPAC)推荐的标准方法测定[44]。滤纸酶活力的国际单位(FPIU)等于在标准反应条件下的每分钟生成 1μmo的酶量，测定步骤如下：在试管中加入 50mg 卷成筒状的滤纸条(l×6cm)试管中加入 1.0mL、0.05mol/L 的柠檬酸缓冲液和 0.5mL 适当稀释的酶液料布，用橡皮筋扎紧。上述试管置于 50℃的恒温水浴中反应 60min。取迅速加入 DNS 试剂 3mL，在沸水浴中反应 5min，冷却后加水至 50mL，并，待滤纸完全沉淀后，取上清液于 550nm 处测定吸光度。以所用酶量生的毫克数为横坐标，酶量的对数为纵坐标作图，从图中求出生成 2mg 葡量，按下式计算样品的滤纸酶活力(FAP)：

累积产气量,碱处理,接种物,厌氧发酵

行样品的平均值产气量作最终产气量。结果与分析 NaOH 浓度对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响 NaOH 浓度（g/g 干物质）分别为 2％，4％，6％，8％的预处产沼气的影响。（其它反应条件相同，为水浴温度为 80℃，水浴）实验室富集驯化的鱼塘污泥为接种物，将预处理后的水稻秸秆用，于 75℃烘干至恒重后作为发酵原料。取经过不同浓度 NaOH 处秆 50g 于反应瓶中，在加入 50g 接种物，反应瓶放于水浴锅中1℃）厌氧发酵试验，，反应周期控制为 21 天。产气效果如下图所
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S216.4

【引证文献】