小麥秸稈的厭氧生物降解性能和降解機理研究.pdf

1、我國每年產生大量的農作物秸稈,相對于傳統(tǒng)的生物質廢棄物處理方法,厭氧發(fā)酵技術能夠將秸稈進行厭氧發(fā)酵,產生生物質能源-秸稈生物氣(主要成分為甲烷和二氧化碳),而得到人們的廣泛關注。然而由于秸稈中木質素與纖維素的鑲嵌結構,以及對秸稈降解性能和降解機理的研究不足,導致了秸稈厭氧發(fā)酵的效率低下,生物質轉化率不高,制約了秸稈厭氧發(fā)酵工業(yè)化的推廣。針對秸稈厭氧發(fā)酵的不足,論文以小麥秸稈為原料,以中溫干式厭氧發(fā)酵為基礎,提出了氨化厭氧發(fā)酵的新方法,研

2、究了相關的工藝過程,闡明了小麥秸稈的結構變化、厭氧生物降解性能和降解機理。
　　 本論文的主要研究內容有三個部分。其一,以小麥秸稈為原料,在中溫條件下,研究了干式厭氧發(fā)酵快速啟動的條件,優(yōu)化了快速啟動的工藝;其二,采用紅外光譜(FTIR)、電子顯微鏡(SEM)、視頻光學接觸角測定儀(GBX)、熱重分析(TGA)等方法,研究了氨化處理前后小麥秸稈的微觀結構變化;其三,詳細的研究了小麥秸稈的氨化厭氧發(fā)酵工藝和厭氧生物降解過程,對發(fā)酵

3、前后秸稈成分的改變、發(fā)酵產氣量、COD濃度和發(fā)酵液pH等因素進行了測定分析。
　　 研究結果表明:(1)在中溫條件下,尿素添加量占秸稈質量的4.5%,豬糞與秸稈的質量比為1:2,污泥的接種量為發(fā)酵總量的45%時,秸稈厭氧發(fā)酵產氣量和產氣速率達到最佳,得到了秸稈干式厭氧發(fā)酵快速啟動的最優(yōu)條件。(2)氨化處理使小麥秸稈纖維內部發(fā)生明顯的變化,部分官能團發(fā)生斷裂,纖維素與木質素發(fā)生分離。氨化處理破壞了秸稈蠟質層,表層由不親水變?yōu)橛H水,