酸預(yù)處理玉米秸稈與牛糞混合厭氧發(fā)酵試驗研究

【摘要】：本研究采用硫酸、乙酸和磷酸對青貯玉米秸稈進行預(yù)處理,與牛糞混合在高溫條件下進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼實驗。通過對酸預(yù)處理秸稈的組成成分、酸預(yù)處理后混合原料厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣特性與產(chǎn)物特性的研究,探討了酸預(yù)處理對玉米秸稈和牛糞混合厭氧發(fā)酵的影響,以及提高玉米秸稈產(chǎn)沼效率和能力等問題。 結(jié)果表明：(1)酸預(yù)處理增加了單位干重玉米秸稈中揮發(fā)性固體(VS)、脂肪、纖維素、半纖維素和木素所占比例,降低了玉米秸稈中蛋白質(zhì)、淀粉和可溶性糖的比例,其中,乙酸預(yù)處理對蛋白質(zhì)的影響最小,硫酸預(yù)處理對淀粉和半纖維素的影響最大,對脂肪和木素的影響最小,乙酸預(yù)處理對初始pH的影響小于硫酸和磷酸預(yù)處理；(2)三種酸預(yù)處理條件下,具有最佳產(chǎn)氣效果的酸處理濃度分別為0%硫酸(即未經(jīng)硫酸處理的對照組)、4%乙酸和6%磷酸,其累積產(chǎn)氣量分別為50.72mL/g TS、71.70mL/g TS和75.26mL/g TS,0%硫酸、4%乙酸和4%磷酸試驗組分別在反應(yīng)第9、16和7天達(dá)到最高甲烷含量54.9%、63.6%和63.2%；(3)發(fā)酵過程中二氧化碳含量變化與甲烷趨勢相似,但比甲烷含量提前降低,氫氣含量的變化與之相反,硫酸和乙酸預(yù)處理延遲了產(chǎn)甲烷高峰的到來,而磷酸使之提前,并且乙酸和磷酸處理組中甲烷含量高于對照組；(4)發(fā)酵體系呈弱酸性,伴隨發(fā)酵過程,總固體(TS)和VS含量降低,但降低程度因酸處理中酸的種類和濃度而異；(5)發(fā)酵過程中脂肪、纖維素、半纖維素和木素含量降低較大,但蛋白質(zhì)、淀粉和可溶性糖含量降低較小,酸預(yù)處理增加了脂肪的降解量,乙酸和磷酸預(yù)處理對半纖維素降解作用明顯,硫酸預(yù)處理有利于木素的降解,低濃度硫酸、高濃度的乙酸和磷酸預(yù)處理有利于淀粉和纖維素的降解。 酸預(yù)處理玉米秸稈與牛糞混合厭氧發(fā)酵是提高生物能源產(chǎn)氣效率的重要問題。本文在分子水平上對酸處理農(nóng)作物秸稈制沼開展了實驗研究,對酸處理的發(fā)酵過程影響進行了探索,研究結(jié)果對于農(nóng)村生物質(zhì)能源開發(fā)工程實踐具有指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 牛糞 酸預(yù)處理 沼氣 厭氧發(fā)酵 生物能源
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X71
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 沼氣厭氧發(fā)酵的原理與影響因素11-14
• 1.2.2 玉米秸稈厭氧發(fā)酵研究進展14-16
• 1.2.3 酸預(yù)處理秸稈厭氧發(fā)酵研究進展16-17
• 1.3 研究目標(biāo)及研究內(nèi)容17-20
• 1.3.1 研究目標(biāo)17-18
• 1.3.2 研究內(nèi)容18
• 1.3.3 主要創(chuàng)新點18-19
• 1.3.4 技術(shù)路線圖19-20
• 第2章 材料與方法20-26
• 2.1 實驗材料20
• 2.2 實驗裝置20
• 2.3 實驗過程20-21
• 2.3.1 玉米秸稈酸預(yù)處理20
• 2.3.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼實驗20-21
• 2.4 分析指標(biāo)和測量方法21-25
• 2.4.1 成分測定21-23
• 2.4.2 氣體組成-氣相色譜法23
• 2.4.3 主要實驗試劑23-25
• 2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計25-26
• 第3章 酸預(yù)處理對發(fā)酵原料的影響26-36
• 3.1 原料特征分析26-29
• 3.2 不同酸預(yù)處理方式對秸稈結(jié)構(gòu)和組分的影響29-35
• 3.2.1 秸稈揮發(fā)性固體含量的變化29-30
• 3.2.2 秸稈成分的變化30-35
• 3.3 不同酸預(yù)處理方式對發(fā)酵初始pH值的影響35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 酸預(yù)處理對混合原料厭氧發(fā)酵的影響36-92
• 4.1 硫酸預(yù)處理對混合發(fā)酵的影響36-51
• 4.1.1 發(fā)酵產(chǎn)氣特性36-44
• 4.1.2 底物特性分析44-51
• 4.1.3 原料降解對產(chǎn)氣的影響51
• 4.2 乙酸預(yù)處理對混合發(fā)酵的影響51-66
• 4.2.1 發(fā)酵產(chǎn)氣特性51-59
• 4.2.2 底物特性及其對產(chǎn)氣的影響分析59-65
• 4.2.3 原料降解對產(chǎn)氣的影響65-66
• 4.3 磷酸預(yù)處理對混合發(fā)酵的影響66-80
• 4.3.1 發(fā)酵產(chǎn)氣特性66-73
• 4.3.2 底物特性及其對產(chǎn)氣的影響分析73-79
• 4.3.3 原料降解對產(chǎn)氣的影響79-80
• 4.4 最佳條件下不同酸處理比較80-89
• 4.4.1 發(fā)酵產(chǎn)氣特性80-84
• 4.4.2 底物特性及其對產(chǎn)氣的影響分析84-89
• 4.5 本章小結(jié)89-92
• 第5章 問題與展望92-94
• 5.1 存在的問題92
• 5.2 展望92-94
• 第6章 結(jié)論94-96
• 參考文獻96-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果101-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作102-103
• 致謝103

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