188宝金博页面版

安徽农业科学， Ｊｏ ｕ ｒｎ ａ ｌｏ ｆ Ａ ｎ ｈ ｕ ｉＡ ｇ ｎ ． Ｓ ｅｉ． ２０１２。 ４ ０（ ２）： ９ ２７ —９ ２９责任编辑郑丹丹责任校对卢瑶稻草秸秆厌氧发酵产沼气研究刘秀娟１， 李晖ｈ， 薛金红２， 牛潇１， 韦萍１（ １． 南京工业大学生物与制药工程学院， 江苏南京２１１８ １６； ２． 南京工业大学药学院， 江苏南京２１１８ １６）摘要［ 目的］对影响稻草秸秆厌氧生产生物沼气的重要因素进行分析， 以提高产气率， 最大限度地提高秸秆原料利用率。 ［ 方法］采用单因素法对南京工业大学沼气站生产沼气的接种量、 总固体含量、 碳氮比进行分析。 ［ 结果］沼气站厌氧发酵的最优条件为接种量３４ ％， 总固体含量６％， 碳氮比２５： １。 经验证， 最优配比下的总产气量比目前常用的发酵条件（ 接种量５０％， 总固体含量５． ６％， 碳氮比２２： １）下的总产气量提高了２７ ． ６０％。 ［ 结论］为进一步研究利用秸秆发酵产沼气提供了依据。关键词稻草秸秆； 沼气； 条件优化； 产气量中图分类号Ｘ ７ １４文献标识码Ａ文章编号０ ５１７ —６ ６ １１（ ２０ １２）０ ２—０ ０ ９ ２７ —０ ３Ｓ ｔｕ ｄ ｙｏ ｎＢ ｉｏ ｇ ａ ｓＰ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔｉｏ ｎＵ ｓｉｎ ｇＡ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉｃ Ｆ ｅ ｒ ｍ ｅ ｎ ｔａ ｔｉｏ ｎ ｏ ｆ Ｒ ｉｃ ｅ Ｓ ｔｒ ａ ｗＬ ＩＵｘ ｉｕ － ｊｕ ａ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ（ Ｃ ｏ ｌｌｅｇ ｅ ｏ ｆ Ｂ ｉｏ ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙａ ｎ ｄＰ ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｅ ｕ ｔｉｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉｎ ｅｅｒｉｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｊｉｎ ｇ Ｕ ｎ ｉｖ ｅｒｓｉｔｙｏ ｆＴ ｅｃｈ ｎ ｏ ｌｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊｉｎ ｇ ， Ｊｉａ ｎ ｇ ｓｕ２１１８ １６ ）Ａ ｂ ｓｔｒａ ｃｔ［ Ｏ ｂ ｊｅｃｔｉｖ ｅ］Ｔ ｈ ｅ ａ ｉｍｗ ａ ｓ ｔｏｉｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅｔｈ ｅｂ ｉｏ ｇ ａ ｓｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃｔｉｏ ｎｒａ ｔｅ， ａ ｎ ｄ ｉｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅｔｈ ｅ Ｕ Ｓ ｅｒ ａ ｔｉｏ ｏ ｆｒ ｉｃｅ ｓｔｌ＇ａ Ｗ Ｓ ｔｏ ｔｈ ｅｆ ｕ ｒｔｈ ｅｓｔ． ［ Ｍ ｅｔｈ ｏ ｄ ］Ｍ ｏ ｎ ｏ ． ｆ ａ ｃ ｔｏ ｒｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｗ ａ ｓａ ｄ ｏ ｐ ｔｅ ｄｔｏａ ｎ ａ ｌｙ ｚ ｅｔｈ ｅ ｉｎ ｆ ｌｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆｉｎ ｏ ｃｕ ｌａ ｔｅｄ ａ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ． ｔｏ ｔａ ｌ ｓｏ ｌｉｄｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ —ｎ ｉｔｒ ｏ ｇ ｅ ｎｒ ａ ｔｉｏ ｏ ｎｂ ｉｏ ｇ ａ ｓ ｐ ｒｏ ｄ ｕ ｃ—ｔｉｏ ｎ ｉｎｂ ｉｏ ｇ ａ ｓｓｔａ ｔｉｏ ｎ ｏ ｆＮ ａ ｎ ｊｉｎ ｇＵ ｎ ｉｖ ｅｒｓｉｔｙｏ ｆＴ ｅｃｈ ｎ ｄ ｏ ｇ ｙ ． ［ Ｒ ｅｓｕ ｌｔ］Ｉｔｗ ａ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔｈ ａ ｔ ｔｈ ｅｍ ｏ ｓｔｏ ｐ ｔ ｉｍ ｕ ｍｃ ｏ ｎ ｄ ｉｔｉｏ ｎＷ ａ Ｓ ： ｉｎ ｏ ｃｕ ｌａ ｔｅ ｄａ ｍ ｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ３４ ％， ｔｏ ｔａ ｌｓｏ ｌｉｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔｏ ｆ ６ ％， ａ ｎ ｄｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ —ｎ ｉｔｒ ｏ ｇ ｅ ｎｒ ａ ｔｉｏｏ ｆ ２ ５： １． Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉｎ ｇｔｏ ｔｈ ｅｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉｍ ｅ ｎ ｔａ ｌｖ ｅｒｉｆ ｉｃａ ｔｉｏ ｎ ， ｔｈ ｅｔｏ ｔａ ｌｂ ｉｏ ｇ ａ ｓ ｙ ｉｅ ｌｄｉｎｅｘ ｐｅｒｉ—ｍ ｅ ｎ ｔａ ｌ ｇ ｒ ｏ ｕ ｐｉｎ ｃｒ ｅａ ｓｅｄ ２７ ． ６ ％ｔｈ ａ ｎ ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔｒ ｏ ｌｇ ｒｏ ｕ ｐ ． ［ Ｃ ｏ ｎ ｃｌｕ ｓｉｏ ｎ ］Ｔ ｈ ｅｒ ｅｓｅａ ｒ ｃｈｐ ｒ ｏ ｖ ｉｄ ｅ ｄｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆｔｈ ｅｆ ｕ ｒｔｈ ｅｒ ｉｎ ｄ ｕ ｓｔｒｉａ ｌｉｚａ ｔｉｏ ｎｐ ｒｏ —ｄ ｕ ｃ ｅｂ ｉｏ ｇ ａ ｓ ｕ ｓｉｎ ｇｓ乜ａ ｗ ｓ．Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓＲ ｉｃ ｅｓｔｒ ａ ｗ ； Ｂ ｉｏ ｇ ａ ｓ； Ｃ ｏ ｎ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ｏ ｐ ｔｉｍ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ ； Ｂ ｉｏ ｇ ａ ｓ ｙ ｉｅｌｄ我国能源紧张与农业废弃物污染并存现象日趋严重， 因此利用农作物秸秆和畜禽粪便厌氧发酵生产沼气早已成为人们关注的焦点…。 以秸秆为原料进行沼气生产是解决我国日益严峻的能源和环境问题的有效途径之一。 ２１。 对于实际生产来说， 要达到产气率高且最大限度地提高秸秆原料利用率的目的， 需要摸索影响产气的重要因素并进行分析口－ 。目前已有不少提高沼气产量的方法， 如改变物料配比Ｈ ］、 添加外源添加物（ 啤酒糟、 蛋白胨氨基酸、 微量元素）” １等。 笔者以农作物秸秆为原料， 根据目前南京工业大学沼气站生产的情况， 结合其他秸秆发酵产沼气工艺方面的研究拍。 ９Ｊ， 对目前影响沼气站沼气生产的接种量、 总固体含量、Ｃ ／Ｎ 几个因素进行了优化。１材料与方法１． １发酵原料和接种物稻草秸秆取自江苏省泗阳县卢集乡， 自然风干后用粉碎机粉碎至３－ ５ ｃｍ ， 用人粪尿淋湿后堆沤， 取堆沤７ｄ 的中层发酵适宜的秸秆， ４ ℃储存备用。 接种物取自南京工业大学创新中心沼气站沼气发酵罐， ｐ Ｈ 为７ ． ６５。 发酵原料和接种物的基本理化性质见表１。１． ２试验装置采用自制试验装置， 以１０ ０ ０ｌＩｌｌ小瓶作为发酵瓶， ３７ ℃水浴锅中进行发酵， 同时用５０ ０ ０ｌＩｌｌ水瓶作集气瓶， 采用排水集气法测定产气量。１． ３单因素试验采用单因素分析方法， 分别对接种量（ 所取的含菌种的发酵沼液占发酵原料总体积的百分比）、 总固基金项目国家自然科学基金项目（ ２１０ ４ ６ ０ ０ ４ ）； 国家科技支撑计划项目（ ２０ １１Ｂ Ａ Ｄ ｌ５８ ０ ２）； ９ ７ ３计划（ ２０ ０ ９ Ｃ Ｂ ７ ２４ ７ ０ ０ ）； 省科技支撑计划（ Ｂ Ｅ ２０ ）。作者简介刘秀娟（ １９ ８ ５一）， 女， 山东聊城人， 硕士研究生， 研究方向：发酵工程。 ?通讯作者， 副教授， 博士， 从事代谢组学分析及沼气净化研究， Ｅ － ｍ ａ ｉｌ： ｌｅｅｈ ｖ ｉ＠ １６３． ｅｏ ｍ 。收稿日期２０ ｌｌ－ ０ ９ － ０ ９体含量、 Ｃ ／Ｎ 几个对沼气发酵有重要影响的因素进行分析。先确定接种量对产气的影响， 接种量分别为１８ ％、 ２６％、３４％、 ４２％、 ５０％， 每个发酵瓶中加入堆沤秸秆使总固体含量为６％， 按设计加入接种物， 充分搅拌混匀后， 加蒸馏水补足体积， 使发酵液体积为６００ｍ ｌ。 发酵液起始ｐ Ｈ 均用。 Ｃ ｌ或Ｎ ａ Ｏ Ｈ 溶液调节并维持在７ 左右。 连续发酵１５ ｄ ， 统计日平均产气量及总产气量， 并进行分析。 然后再在３４ ％接种量、 Ｃ ／Ｎ 为２５： ｌ、 ｐ Ｈ 为７ 的条件下考察不同总固体含量（ ３％、 ４％、 ５％、 ６％、 ７ ％）对产气的影响。 再在３４％接种量、总固体含量６％、 ｐ Ｈ７ 的条件下考察不同Ｃ ／Ｎ （ ２０： １、 ２５： １、３０： １）对产气的影响。 最后用优化好的配比于２５ Ｌ 发酵罐中进行中试试验， 同时测定发酵前后总固体含量、 木质纤维素含量及总产气量的变化。表１发酵原料与接种物的理化性质材料总固体Ｃ ／Ｎ木质素纤维素半纤维素％％％％稻草秸秆（ 堆沤）接种物４ ．２９ ． ５３０ ： １１２． ６ ２３８ ． ７ ５１９ ． ９ ９０１８ ： １一一一注： “一” 表不舍量很少， 未进行测定。１． ４ 测定项目及方法总固体含量采用沼气发酵常规分析中的方法测定ｕ …； 总碳采用重铬酸钾氧化一外加热法测定； 总氮采用凯氏定氮仪测定㈨； 木质素、 纤维素、 半纤维素含量采用美国可再生能源实验室（ Ｎ ＩｌＥ Ｌ ）原料成分分析方法测定ｍ １。２ 结果与分析２． １接种■对产气的影响接种物的数量影响到沼气发酵、的运行效果和稳定性。 接种量过少， 将因产甲烷微生物数量不够而导致发酵启动缓慢， 产甲烷速率降低； 接种量过多， 则在保证较高处理效率的条件下， 势必会增大消化器的容万方数据