接种物、pH值、曝气对秸秆两相厌氧消化的影响

全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集67接种物、pH值、曝气对秸秆两相厌氧消化的影响朱瑾，叶小梅，常志州※，许智，杜静(江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏省农业废弃物资源化工程技术研究中心，南京2lool4)摘要：两相法是有机固废物厌氧发酵的卡要工艺，该文以稻秸为发酵原料，在实验窜条件下比较了单相与两相法两种工艺F的产气最，研究了不同接种物对秸秆水解酸化的影响，pH值、曝气处理对相分离的效果，以期为秸秆两相法厌氧发酵工艺提供基础参数。研究结果表明，在总固体(TS)8％、35。C条件下，与秸秆单相厌氧发酵相比，采用两相工艺能将沼气中甲烷含量平均由50％提高至66％，但对秸秆原料产气骨没有显著影响，接种毛头鬼伞菌(编号为0901)及厌氧污泥可以加快稻秸水解，与对照相比，稻秸半纤维素、纤维素降解率分别提高了2．1l倍和8．9l倍，间歇曝气不仅不能抑制产酸相产甲烷，还影响总产气量，调节酸化相pH值6．0，可以有效抑制秸秆产酸相的产甲烷，水解酸化相产气所占系统比例南79．52％下降剑18．88％，甲烷相／电气比例由20．钙％提高到81．12％，以上研究为秸秆两相厌氧发酵控制技术提供有益参考。关键词：农业废弃物，两相法厌氧发酵，水解，稻秸，接种物，曝气，沼气中图分类号：TQ92文献标志码：A朱瑾，叶小梅，常志州，等．接种物、pH值、曝气对秸秆两相厌氧消化的影响[c]／／全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集．郑州，2011．4ZhuJin，YeXiaomei，ChangZhizhou，eta1．Effectofinoculum、pHandaerationontheperformanceofficestrawintwo-phaseanaerobicdigestion[C]／／Proc缀lingsoffileSymposiumofRuralRenewableEnergiesandLow-CarbonTechnologiesinChina．Zhengzhoe,2011．40引言近年来，将秸秆用于产沼气已成为秸秆处置与能源化的一个重要技术途径。传统秸秆单相厌氧发酵技术存在着秸秆降解率低、进出料困难等问题，阻碍了秸秆能源化利用的推广与发展¨一1。秸秆两相厌氧消化工艺具有单相工艺所不具备的优点，能将水解酸化和甲烷化分离并分别最优化，避免了单相工艺中，前期产甲烷速率限制造成酸积剽副，后期水解速率限制了产气16-71。通过相分离，秸秆进出料在水解酸化相中进行，产甲烷相连续稳定产气，可较好地解决现有秸秆沼气技术中沼气产量不稳又无法实现连续操作的困难，且能提高秸秆发酵产气效犁引。因而，两相厌氧发酵技术是农作物秸秆产沼气近年来的研究热点之一。邹元良等【9】将玉米秸秆在产酸反应器里酸化，然后将沥出液泵入UASB反应器，在负荷8．5gCOD／(L·d)、温度32---33℃条件下，平均产气率达2．3～2．5m3／(m3·d)，甲烷含量达70％左右。Clmakya掣101试验用树叶为底物产沼气，认为采用两相法较单相法可省去预处理、防范浮漂等麻烦，同时还能减少固体物滞留时间。Zlmng等【ll】设计收稿日期：2011-01．10惨订H期：2011-03-2l基金项目：农业部行业专项(200903011-01)作者简介：朱瑾(19嘶一)，女，江苏无锡人。南京南京农业大学，210014．Emai]-zimjin0624(曾163．coin※通信作者：常志州(1957一)．男．江苏句容人，研究员，主要从事农业废弃物资源化利用、生物肥料．土壤培肥等方面的研究1=作。南京江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏省农业废弃物资源化工程技术研究中心．210014。Eamil：州．cOltll了一个两产酸～产气三联合发酵系统，较好地解决了单相法产气不均衡的问题。刘广青等fJ2】利用两相厌氧固体床反应系统处理厨余垃圾和杂草废弃物混合物，在12d的消化时问内，沼气和甲烷产率分别为530mL／g和351mL／g，系统的总固体(TS)和挥发性固体(VS)去除率分别为78％和82％，认为该两相厌氧固体床反应系统负荷高、产气稳定、周期短，是处理固态有机废物的有效方法。但以上所有研究，在水解产酸相均有相当产气量，并未能实现真正意义卜的两相分离。众多文献报道了在污水处理中，利用产甲烷菌对溶解氧、pH值和氧化还原电位较敏感、水解菌与产甲烷菌生长速率不同等特点，进行合理调控，较好地实现水解相与产甲烷相的分离[13-15l。但如何实现秸秆厌氧发酵中两相分离，研究报道不多，本文试验了接种毛头鬼伞菌及混合接种物对稻秸水解的影响，比较了秸秆单相与两相法厌氧发酵工艺，探索了调控水解相间歇曝气与pH值对艇相分离的影响，为秸秆两相厌氧发酵工艺的可行性研究提供依据。1材料与方法1．1试验材料稻秸采白江苏