汽爆預(yù)處理對秸稈微觀結(jié)構(gòu)和厭氧發(fā)酵特性影響的試驗研究.pdf

1、在化石能源日漸匱乏、能源形勢日益緊張的今天，人類尋找替代或輔助能源并提高能源利用效率的要求顯得愈加迫切。生物質(zhì)能作為可再生能源由于其安全性及穩(wěn)定性成為國家重點鼓勵發(fā)展的新能源。結(jié)合我國國情，目前我國農(nóng)作物秸稈資源總量豐富但利用水平較低，如能將其用于沼氣發(fā)酵，不僅能解決當(dāng)前因焚燒秸稈、濫用化肥而造成的環(huán)境污染，也能緩解能源緊張給社會帶來的壓力。
　　農(nóng)作物秸稈中主要成分為纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，且三者相互盤繞結(jié)構(gòu)復(fù)雜。尤其是木質(zhì)素

2、的存在嚴(yán)重阻礙了發(fā)酵過程微生物對纖維素和半纖維素的分解利用。因此，如要充分利用秸稈資源必須對其進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到破壞三者的物理結(jié)構(gòu)，增加秸稈利用率的目的。目前對秸稈的預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法三種。三種預(yù)處理方法各有利弊，但目前尚未研究出集各種優(yōu)勢為一體、成本低、效率高且能在生產(chǎn)中進(jìn)行推廣的預(yù)處理方法。
　　蒸汽爆破預(yù)處理已經(jīng)被廣大學(xué)者證明是一種有效的秸稈預(yù)處理方法。本研究將玉米秸稈進(jìn)行了蒸汽爆破預(yù)處理并進(jìn)行厭氧發(fā)酵試

3、驗，研究了汽爆預(yù)處理對秸稈微觀結(jié)構(gòu)的影響及秸稈經(jīng)汽爆預(yù)處理后的厭氧發(fā)酵特性。
　　本文較全面的反映了作者的研究情況，具體內(nèi)容如下:
　　(1)分析、測試秸稈的基本參數(shù)及汽爆預(yù)處理前后宏觀、微觀結(jié)構(gòu)和三素的變化，研究蒸汽爆破預(yù)處理對秸稈預(yù)處理的作用機(jī)理。結(jié)果表明，汽爆預(yù)處理顯著改變了秸稈的宏觀、微觀機(jī)構(gòu)和三素含量。
　　(2)對未經(jīng)預(yù)處理和經(jīng)汽爆預(yù)處理的秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵對比試驗，考察其厭氧發(fā)酵特性，研究汽爆預(yù)處理對秸稈厭

4、氧發(fā)酵特性的影響。結(jié)果表明，汽爆預(yù)處理有效促進(jìn)了秸稈的單位VS產(chǎn)氣率，在汽爆壓力2.5MPa，保留時間90s的預(yù)處理條件下，汽爆后干秸稈在TS=4％時達(dá)到最大單位VS產(chǎn)氣率325.54mL/g，汽爆后青秸稈在TS=3％時達(dá)到最大單位VS產(chǎn)氣率334.77mL/g。但是2.5Mpa和1.5Mpa的發(fā)酵結(jié)果幾乎沒有不同，因此，最優(yōu)的汽爆壓力應(yīng)該選為1.5Mpa。
　　(3)選用青秸稈和干秸稈作對比，在不同預(yù)處理條件下進(jìn)行厭氧發(fā)酵試驗，

5、研究經(jīng)蒸汽爆破預(yù)處理后，青秸稈和干秸稈發(fā)酵效果異同。結(jié)果表明，經(jīng)汽爆預(yù)處理后，干秸稈發(fā)酵周期比青秸稈長;干秸稈產(chǎn)氣率在汽爆壓力較高(2.5MPa)時大于青秸稈，在汽爆壓力較低(1.5MPa)時小于青秸稈;汽爆預(yù)處理后，干秸稈產(chǎn)氣速率低于青秸稈。
　　(4)對汽爆秸稈產(chǎn)沼氣過程進(jìn)行能量分析，研究其實用性、市場推廣前景。結(jié)果表明，汽爆預(yù)處理后秸稈的能量轉(zhuǎn)換效率大大提高，比未處理秸稈提高達(dá)15.66％，但由于汽爆過程耗能較大，使其有效輸