热碱预处理对秸秆厌氧发酵的影响

中国农业大学硕士学位论文热碱预处理对秸秆厌氧发酵的影响姓名：郑万里申请学位级别：硕士专业：农业生物环境与能源工程指导教师：董仁杰;张振亚20040501摘要作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物质资源。据呋合国环境规划署(UNEP)报道，世界上种植的各种谷物每年可提供秸秆近20亿吨，我国每年生产约6亿吨的秸秆，而其中大部分未加工利用，造成资源的巨大浪费。利用厌氧发酵方法对秸秆进行处理，是一项能源环保双赢的技术，但秸秆的复杂致密结构会极大降低秸秆的厌氧发酵效率。本研究以提高秸秆厌氧发酵效率为目的，采用热碱预处理方法对秸秆进行预处理，研究预处理温度、碱用量对秸秆可溶性的影响，将预处理后的秸秆用于厌氧发酵，检测其对厌氧发酵结果的影响。实验发现热碱预处理秸秆料液比熟处理和碱处理单独作用时效果更加显著，在60C热碱预处理时SCOD／COD能达到90％左右。料液的SCOD／COD在碱的用量达到一定程度后并不再显著上升，本实验中80C热碱预处理时测得的碱用量是每升料液使用9g。在采用碱处理秸秆时，碱用量一定的情况下，对其进行热处理，SCOD／COD在温度达到一定程度后不再显著上升·本实验中在碱用量为每升料液添加99时测得的温度是80C。热碱预处理后的秸秆其利用率有进一步提高，809C热碱预处理后的累积产气量与只进行80。C热处理相比能提高40Vo口A上，而与不进行热处理(室温)相比则能提高约72％。实验还发现虽然KOH的碱性强于NaOH，但在碱用量超过69／L时KOH对秸秆的可溶性影响不如NaOH。将其处理后的秸秆料液应用于厌氧发酵后，在允许的离子浓度下，钠离子表现出对厌氧发酵效果的阻碍作用仍大于钾离子。关键词：秸秆，厌氧发酵，热碱预处理AbstractStrawisallimportantbiomassresourcewithincropproduction．AccordingtothereportofUNEPabout2billiontonsofstrawisproducedeveryyearintheworldandabout1／3isprovidedbyourcountry,whimmostofthemarenotprocessedandutilized，consequentlyleadingtoalargeresourcewaste．Strawtreatmentwithanaerobicdigestionisanidealtechnologywhichcangiveattentiontobothenergyandenvironmentalprotectionsimultaneously,butthecomplicatedandcompactmolecularconfigurationofstrawcauseshugeinefficiencyofanaerobicdigestion．Theaimofthisresearchwasbasedonenhancingtheanaerobicdigestionefficiencyofstrawbythermo—alkalinepretreatmentinwhichmainlystudiedtheeffectofthermo-alkalinepretreatmentonsolubilityofstraw．Andthenthestrawafterpretreatmentwasanaerobicallydigestedtoverifyeffectsofpretreatmentonanaerobicdigestionofstraw．Itcanbeconcludedfromtheexperimentthatthermo-alkalinepretreatmentismoleeffectivethanthermalpretreatmentandalkalinepretreatmentrespectively．TheCODsolubilization(SCOD／COD)afterthermo—alkalinepretreatmeutat60Ccouldbeupto90％orso，whileothertwowereonlyabout40％．TheSCOD／CODoftheliquormixedwithstrawandwaterdidn’tgoupobservablyanymolewhenthedosageofalkaligottosomeextentwhichwas9gperliteroftheliquorat80。C．Whenstrawwasthermallytreatedbyalkaliatsomedosagewhichwas9gperliteroftheliquor,theSCOD／CODofthel