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我国农作物秸秆产量丰富,每年大约会产生7亿吨秸秆。作物秸秆的特点是木质纤维素含量较高,而厌氧微生物的木质纤维素降解消化能力较弱,导致秸秆厌氧消化率低、产气量少,从而限制了作物秸秆生物气生产的大规模应用。
为了实现稻草的高效能源化转化,同时进一步降低成本,提出用厌氧消化后的消化液对稻草进行堆沤预处理的新方法,设计正交实验,考察温度、含水率、时间、消化液的MLSS对堆沤处理的影响,对堆沤预处理后稻草进行厌氧消化产气实验,实验结果表明四个因素对堆沤处理影响都很重要,影响程度无显著性区别,得出堆沤预处理的最佳条件组合为:温度(30℃),含水率(90%),时间(10天),MLSS(1500mg/L)。
对堆沤预处理提高稻草厌氧消化生物气产量的机理进行了初步研究,对处理前后稻草进行木质纤维素含量的测定,对最优条件下的堆沤预处理后稻草进行了抽出物的测定和结构分析。实验结果表明预处理能降解部分木质素和半纤维素,而对能被微生物利用产气的纤维素破坏则相对较小;堆沤预处理能一定程度地破坏木质素和碳水化合物之间的化学键及木质素的结构,生成更多的小分子或可溶性碳水化合物,且能去除部分树脂、蜡、脂肪等不利于稻草被生物利用的成分,从而提高了稻草的可生物降解性能。
对稻草经堆沤预处理后厌氧消化产生物气进行了可行性分析,从成本预算、产气效果、经济效益和环境效益等方面进行分析,分析表明通过堆沤预处理将稻草作为主要原料用于大规模的生物气生产是经济的、可行的方法,并且具有较好的现实推广意义。