氨化预处理对水稻秸秆厌氧消化产气特性的影响

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摘要：为了探索水稻秸秆厌氧消化产沼气的特性，本文通过使用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理并测其产气量，来探究和发现氨化预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响规律。采用不同质量浓度的尿素对水稻秸秆进行氨化预处理，实验条件为：中温即（35 ± 1）℃温度、水稻秸秆和牛粪的配比条件为1:1，进行了厌氧消化试验。结果表明，不同百分比的尿素预处理不同程度地对水稻秸秆的组分造成了破坏，使秸秆厌氧消化产沼气潜力得到提高，并且相对缩短了厌氧消化时间。比较总固体与挥发性固体的转化率、甲烷含量、产气量等各项因素，可看出以6%尿素预处理试验组的效果最好。与其他实验组相比，TS和VS的转化率分别提高了54.9%和36.1%，累积产气量最高。综上所述，6%尿素预处理是较优的工艺条件。60009

毕业论文关键词：水稻秸秆，尿素，厌氧发酵，沼气

Abstract：In order to explore the characteristics of rice straw anaerobic digestion biogas production, this paper by using different concentrations of urea ammoniated rice straw pretreated and measure its gas production to reveal ammoniated rice straw pretreatment on anaerobic fermentation gas properties studied. Using different concentrations of urea ammoniated rice straw pretreated experimental conditions: the temperature that is (35 ± 1) ℃, the ratio of rice straw and cow dung condition is 1: 1, anaerobic digestion tests carried out. The results showed that the percentage of urea pretreatment on rice straw to varying degrees, causing damage to components, making straw anaerobic digestion biogas production potential is improved, and anaerobic digestion relatively short time. The conversion rate between the factors of total solids and volatile solids content of methane gas production can be seen in order to test the effect of 6% urea pretreatment group best. Compared with other groups, TS and VS conversion rate was increased by 54.9 percent and 36.1 percent, the highest cumulative gas production. In summary, 6% of urea is preferred pretreatment process conditions.

Keywords：Rice straw, urea, anaerobic fermentation, methane

1 前言 6

2 材料与方法 6

2.1 试验材料 6

2.1.1 材料 6

2.1.2 试验装置 7

2.1.3 测定项目与方法 7

2.2 试验方法 7

2.2.1 预处理 7

2.2.2 产气潜力测试 8

3 结果与分析 8

3.1 不同预处理对水稻秸秆主要成分的影响 8

3.2 不同预处理的pH变化情况 9

3.3 不同预处理对水稻秸秆厌氧消化特性的影响 9

3.3.1 不同预处理对甲烷含量的影响 9

3.3.2 不同预处理对日产气量的影响 10

3.3.3 不同预处理对累积产气量的影响 11

3.3.4 不同预处理对TS、VS去除率的影响 11

结论 13

参考文献 14

致谢 16

1 前言

我国是世界上农业规模最大的国家，拥有极为丰富的农作物资源，其中，种植业和畜牧业发展规模尤其巨大。我国有将近20种主要的秸秆类作物，秸秆总产量达每年7亿吨[1-3]，伴随着巨大经济效益而来的是秸秆、牲畜粪便随意处置造成的环境污染和资源浪费等问题[4]，然而，这些问题又制约了农业的发展，如此造成恶性循环，对环境、农业、农民生产生活都带来了消极的影响。这一系列的问题也带来了一系列的探索与发现。秸秆、牲畜粪便的无害化、资源化处理在解决这些问题的同时还能提供廉价、清洁的能源，使秸秆、牲畜粪便的使用较好地实现能源化和资源化[5-6]。研究结果发现[7-8]，秸秆的碳氮比较高，限制了产气效率，秸秆的产气速率可以通过调节碳氮比得到有效提高。秸秆与粪便混合发酵能在调节秸秆碳氮比的同时又有效地缓解农村发酵沼气原料短缺压力。秸秆主要由纤维素、半纤维素等高分子物质构成，这些物质难以降解且相互交联，给微生物的分解带来阻碍。所以，从有利于反应的角度来说，一定的预处理措施是很有必要的。目前普遍采用的，用来提高秸秆降解效率的方法主要有物理法[9]、化学法[10]、生物法[11]和其他方法等[12]。