NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响

全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响覃国栋，刘荣厚※，孙辰(．卜海变通大学农业与生物学院生物质能研究f11心，上海200240)摘要：以水稻秸秆为原料，在试验窜A行设计的小裂沼气发酵装置卜．进行了厌氧发酵试验，研究不同质景百分数NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响。结果表明，经过NaOH预处理后，水稻秸秆组分被破坏，其I}1半纤维素降解十分明显；产气疑较对照组有明显增加，发酵时问有所缩短。其tl·NaOH质最白分数为6％的处理组产气率最高，为246．6mL／g(干物质)，且甲烷体积分数最高达50％。综合米看，以NaOH质骨白分数为6％的预处理效粜最为理想。关键词：秸秆，沼气，发酵，NaOH预处理中图分类号：TK421文献标志码：A覃国栋，刘荣厚，孙辰．NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响【c】／／全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集．郑州，2011．4QinGuodong，LiuRongllOU，SunChen．EffectsofdifferentconcentrationsofNaOHpretreatmentonanaerobicdigestionofdeestrawforbiogasproduction[C]／／ProceedingsoftheSymposiumofRuralRenewableEnergiesandLow-CarbonTechnologiesinChina．Zhengzhou,2011．40引言中国是丰要的水稻乍产国家，2009年牛产的水稻秸秆多达1．9×109tl¨。大量的水稻秸秆被随意丢弃和焚烧【2J，造成极人的环境污染，影响农民的，t活质量，也造成资源的极人浪费。如何解决农村随意丢弃、焚烧水稻秸秆带来的环境问题、提高农民牛活质量，已成为新农村建设的，一项重要课题。利用水稻秸秆制取沼气，不仅可以解决农村ii}i气池原料缺乏问题，还可以从根源．卜减少秸秆焚烧带来的众多环境问题；与此州时，通过沼气发酵杀灭了水稻秸秆．卜携带的病菌虫卵，避免了水稻秸秆直接还出引发的作物痫虫害阀题13]。此外，沼液沼渣中含有丰富的氨基酸和微量元索，是良好的饲料和饲料添加剂，还町作为优质有机肥【4j。20世纪60年代，中国曾经丰要以秸秆作为沼气发酵原料。tH是到目前为止，秸杆制取沼气尚有许多技术难题没有解决，还不能全面推广。秸秆中含有人量难降解的纤维素、半纤维素、木质索等，并且组成结构复杂，主要成分纤维索是结构紧密的结晶体，它是由肛l，4糖苷键结合瓶成的高分子多糖，半纤维索和木质素共价结合，而月．纤维索和半纤维索被木质紊包裹p】。如直接用秸秆来发酵产沼气，则会出现发酵启动慢、发酵时间延长、产收稿一期：2010．II-14修订日期：2011-02．19摹金项}{：I：海市霓大科技攻关项H(08DZl900405)作者简介：挈1日栋(1985一)，男．丰要从事}ii气发酵方面研究。￡海上海交通大学农业弓牛物学院牛物质能研究中心．200240。Email：qinguodon9123abc(．园163．gore※通信作哲：刘荣厚(1960一)男．辽‘j2人．教授，博J：，博‘lj牛导师．中阔农业l：张学会会员(E041200022S)。主要从事町再生能源‘j环境T秘的研究‘j教学l：作。l：海E海交通，k学农业b生物学院生物质能：l：程研究l}l心·200240。Email：liurhou(咎sjtu．edu．ca气率低、秸秆利用率低等问题f6l。秸秆预处理的卡要作用使纤维索、半纤维索与木质綮分离开，增加酶与纤维索的可接触而积，从而提高酶解的效率【7．引。将秸秆预处理后冉发酵，则町提高产气率，缩短肩动时间；同时，预处理后的原料密度变人，原料进料后很快下沉到发酵池底，有利于发酵过程中发酵微牛物与原料充分接触，也解决了沼气发酵时浮渣结壳问趔91。目前预处理秸秆的方法辛要有物理法、化学法、生物法。国内外很多学者研究表明，利用NaOH处理麦秆或玉米秸秆能获得较好的效果[10-12】。本文研究了不同质量百分数NaOH预处理对水稻秸秆发酵产沼气的影响，试图得到‘种合适的秸秆预处理方法和NaOH质量百分数，为秸秆沼气的发展提供技术支持。1材料与方法1，1试验装置试验装置为上海交通人学农业与爿i物学院乍物质能工程实验窜自行设计的厌氧发酵装置，丰要由恒温水浴摇床、发酵瓶、集气瓶、集水瓶等部分组成‘Ⅲ。如图1所示。发酵瓶集气瓶集水瓶1．取样I=12．取气口3．导厶乇管4．导水管图l厌氧消化试验装置结构示意图Fig．1Schematicofanaerobicdigestionequipment1．2试验原材料水稻秸秆取向．卜海市南汇区果园村自然条件下风。1i±Ⅲ“+{j^j自№∞‘，峨《妊求学术ⅢLt亡论t