藍(lán)藻與秸稈混合厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷及氣體純化研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加劇了對能源的消耗，化石能源的總量隨著消耗日益減少，可持續(xù)發(fā)展的再生能源將成為未來能源系統(tǒng)的重要組成部分。沼氣是一種良好的可再生清潔能源，秸稈和藍(lán)藻來源豐富，是厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的首選原料。
　　本研究將秸稈與藍(lán)藻進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，解決單一物料進(jìn)行厭氧發(fā)酵時碳氮比不適的問題，從碳氮比角度出發(fā)，研究秸稈與藍(lán)藻的最佳配比。由于秸稈表面含有大量木質(zhì)素纖維素等，導(dǎo)致秸稈難以利用和消化，本研究對秸稈進(jìn)行NaOH預(yù)處理，研究不同

2、濃度的NaOH預(yù)處理?xiàng)l件對混合厭氧發(fā)酵的影響，探索最佳預(yù)處理濃度。本研究可為秸稈和藍(lán)藻混合厭氧發(fā)酵技術(shù)的推廣及工程化提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)研究單一藍(lán)藻、單一秸稈及按照碳比氮為25∶1混合的秸稈與藍(lán)藻作為底物進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明按照碳比氮為25∶1混合的秸稈與藍(lán)藻作為底物的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)產(chǎn)氣效果最好，從產(chǎn)氣結(jié)果來看，混合組的最大產(chǎn)氣量相較于秸稈組和藍(lán)藻組分別提高了1.89倍和29.12倍混合組的產(chǎn)氣

3、總量相較于秸稈組和藍(lán)藻組分別提高了1.38倍和17.60倍，說明混合物料的產(chǎn)氣效果要遠(yuǎn)高于單一秸稈及單一藍(lán)藻的產(chǎn)氣效果;從甲烷含量來看混合組的甲烷總產(chǎn)量最大，產(chǎn)氣效果最好。綜上，將藍(lán)藻與秸稈按照碳氮比25∶1的比例混合后進(jìn)行厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣效果要遠(yuǎn)大于單一的藍(lán)藻或者單一的秸稈作為底物進(jìn)行厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣效果。
　　(2)分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％、6％和10％的NaOH溶液對秸稈進(jìn)行預(yù)處理，將秸稈清洗干燥后進(jìn)行掃描電鏡觀察，結(jié)果表明經(jīng)過Na

4、OH預(yù)處理的秸稈緊密結(jié)構(gòu)被破壞，原料與纖維素酶的接觸面積增大，加快了纖維素的水解，進(jìn)而對厭氧發(fā)酵起到一定的促進(jìn)作用。增大NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)會提高秸稈的破壞程度，但是過高的濃度會導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)的過度流失，所以適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)NaOH預(yù)處理，能提高產(chǎn)氣效率。
　　將預(yù)處理后的秸稈與藍(lán)藻按照25∶1的碳氮比比例進(jìn)行混合厭氧發(fā)酵，結(jié)果表明NaOH預(yù)處理秸稈能提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣量，2％、6％和10％ NaOH處理組較對照組總產(chǎn)氣量分別提高了143％、

5、248％和222％，說明6％ NaOH處理組產(chǎn)氣效果最好。對照組、6％ NaOH處理組和10％ NaOH處理組的甲烷含量都快速達(dá)到較高水平，并且平均含量相差不大。甲烷的實(shí)際產(chǎn)量等于產(chǎn)氣量和甲烷含量的乘積。前面結(jié)果表明，2％、6％和10％ NaOH處理組的總產(chǎn)氣量都要遠(yuǎn)大于對照組。所以各處理組的甲烷總產(chǎn)量都要大于對照組，其中6％ NaOH處理組的產(chǎn)氣量最高，所以該組的產(chǎn)甲烷的總量也最大。綜合產(chǎn)氣效果、甲烷含量、發(fā)酵啟動時間等指標(biāo)，秸稈和藍(lán)