氨化预处理对水稻秸秆厌氧消化产气特性的影响(2)

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本文采用水稻秸秆和牛粪为发酵原料，秸秆与牛粪按1:1配比，在中温（35±1）℃条件下探索了在不同浓度的尿素预处理条件下，水稻秸秆主要组成部分的含量变化，以及产气潜力测试期厌氧消化产沼气的特性；对比了在不同浓度的尿素预处理条件下，水稻秸秆的成分利用率与产沼气能力的不同，探讨有效提高秸秆产气效果的预处理方法，以便揭示氨化预处理对水稻秸秆厌氧发酵产气特性的影响规律。以期为水稻秸秆厌氧消化产沼气技能的发展提供有关技术参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 材料

本文选取取自淮安市淮阴区王营镇周围村庄在自然条件下风干的水稻秸秆作为实验材料，用剪刀将其切成约2～3 cm的小段，并用粉碎机粉碎，并测定其理化指标。本试验的接种物是取淮安市淮阴区王营镇丁集村户用沼气池中的沼液，加入水稻秸秆与牛粪，在试验室中厌氧发酵一段时间的沼液为接种物。试验材料的理化性质见表1。

表1 实验材料的理化性质（%）

TS VS 灰分纤维素半纤维素木质素

水稻秸秆 92.9 81.4 10.1 38.3 21.3 12.5

牛粪 87.4 56.8 - - - -

接种沼液 7.29 4.12 - - - -

2.1.2 试验装置

试验装置为淮阴师范学院生物质能与酶技术重点实验室自行设计的室内沼气发酵试验装置，主要组成部分为：温控仪（WMZK-01型，温度控制范围10～100 ℃）、传感器、地热线（800 W）、恒温水箱、发酵瓶、集气瓶、集水瓶等（图1）。各部分之间通过橡皮塞、玻璃管和乳胶管连接，加凡士林用以密闭。地热线分布于水箱底部，且分布均匀无交叉重叠情况，地热线之间始终保持1 cm 左右的间距，这样使水箱内能够均匀传热。用2 L 的玻璃瓶作为发酵瓶，集气瓶采用1 000 mL 锥形瓶。发酵瓶上设有为了方便定期取样进行料液pH值和沼气气体成分测定的发酵料液取样口和气体采样口，

厌氧发酵装置组成

图1 厌氧发酵装置组成

2.1.3 测定项目与方法

总固体质量百分数（TS）：采用烘干法（电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏，DHG-9030A）中105℃下烘4～6 h）；VS 测定：采用烘干法（马弗炉中550℃下烘1 h）；含水率：采用烘干法（电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏，DHG-9030A）中105℃下烘4～6 h）；pH 值：通过精密pH计（上海雷磁，PHS-3C）测定；产气量：采用排水集气法收集气体，每天在固定时间用量筒测量集水瓶中排出的水量，并做记录；气体成分：采用气体分析仪（英国Geotechnical Instruments公司，Geotech GEM5000）测定；灰分测定按照 GB/T 2677.3 – 1993；酸不溶木素测定按照 GB/T 2677.8 – 1994；聚戊糖测定按照GB/T 2677.9 – 1994；纤维素的测定采用硝酸 – 乙醇法。