玉米秸稈好氧水解特性研究.pdf

1、秸稈木質(zhì)纖維素的水解過程，是制備秸稈沼氣的限速步驟。提高水解效率的關(guān)鍵是破壞木質(zhì)素對纖維素和半纖維素的屏蔽作用，而木質(zhì)素的降解需要有分子氧的存在，因此，在秸稈厭氧發(fā)酵前對秸稈進行好氧水解發(fā)酵有利于提高秸稈的生物可降解性。本研究首先對玉米秸稈在不同溫度下進行不同時間的濕法好氧水解，初步探討水解溫度、水解時間對玉米秸稈中木質(zhì)纖維素的降解情況的影響;然后為了進一步考察濕法好氧厭氧兩相發(fā)酵玉米秸稈的產(chǎn)氣率，對水解后的玉米秸稈，在中溫條件下，進行

2、厭氧發(fā)酵試驗;最后，因玉米秸稈不同部位，不同高度的組成成分相差較大，對玉米秸稈進行分部位厭氧發(fā)酵試驗并與玉米秸稈不同部位好氧厭氧兩相發(fā)酵的水解特性、產(chǎn)氣特性進行對比分析，為玉米秸稈快速降解及高效利用，提供理論依據(jù)及技術(shù)支持。
　　本文主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)對玉米秸稈在總固體濃度(TS)為10％，好氧水解溫度為35℃、38℃、41℃、44℃、47℃，好氧水解時間為8h、16h、24h、32h、40h的條件下進行濕

3、法好氧水解試驗。結(jié)果表明濕法好氧水解能夠有效破壞玉米秸稈的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，獲得較高的木質(zhì)素降解率，且適當(dāng)?shù)纳叻磻?yīng)溫度，可加快反應(yīng)進程，溫度在44℃時，時間經(jīng)歷8h時木質(zhì)素即降解了15.79％，是在此溫度下好氧水解40h時總降解率的49.50％。在此條件下，對反應(yīng)體系進行攪拌供氣使胞外水解酶與發(fā)酵底物充分接觸，從而提高水解速率并減少水解時間，而較短的好氧水解時間，較高的含水量也可以有效的控制玉米秸稈的降解情況，在降解木質(zhì)素的同時因其的屏蔽作

4、用而使得纖維素和半纖維素的降解相對滯后，不會造成對玉米秸稈的過度降解，可明顯減少玉米秸稈的水解時間，總有機物損失率僅為4％。
　　(2)對玉米秸稈在總固體濃度(TS)為10％，好氧水解溫度為44℃，好氧水解時間為8h、16h、24h、32h、40h的條件下進行濕法好氧水解-中溫厭氧發(fā)酵發(fā)酵實驗。結(jié)果表明對玉米秸稈進行濕法好氧水解并輔以攪拌，可有效提高單位質(zhì)量的玉米秸稈的累積產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量，尤其在厭氧發(fā)酵中、后期，這一現(xiàn)象尤為明顯

5、。經(jīng)過濕法好氧水解的玉米秸稈在厭氧發(fā)酵時的TS產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量與未經(jīng)處理的玉米秸稈相比分別提高了28.41％和29.00％，從而有效的提高了單位質(zhì)量玉米秸稈的累積產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量。
　　(3)對玉米秸稈進行分段處理，并在總固體濃度(TS)為10％，好氧水解溫度為44℃，好氧水解時間為8h、的條件下進行濕法好氧水解-中溫厭氧兩相發(fā)酵實驗，結(jié)果表明玉米秸稈在好氧水解時所降解的木質(zhì)素大部分來源于皮和葉，且材料本身木質(zhì)素含量越高，其的木質(zhì)