玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能
不同杂粮作物秸秆厌氧发酵产气特性研究
不同杂粮作物秸秆厌氧发酵产气特性研究李家威;赵一全;王海鹏;高亚梅;晏磊;梅自力;王伟东【摘要】秸秆的开发与利用对于污染治理和资源循环利用意义重大,其中关于杂粮作物秸秆沼气发酵潜力的研究却鲜有报道.该研究采用批次试验,发酵体积700 mL,总TS为8％,中温(35℃±1℃)条件下探究了玉米、水稻、大豆、谷子、糜子和绿豆6种秸秆厌氧发酵产气特性.结果表明:发酵进行到11d时,秸秆TS产气率从大到小依次为绿豆131.0 mL·g-1,玉米126.8 mL·g-1,糜子117.5 mL·g-1,谷子114.1 mL·g-1,水稻105.3 mL·g-1和大豆84.0mL·g-1.绿豆秸秆甲烷含量最高可达60.2％,其次分别为糜子秸秆53.5％,玉米秸秆52.8％,谷子秸秆50.0％,水稻秸秆49.7％和大豆秸秆48.4％.绿豆秸秆的总有机碳和总氮的减重率最大,分别为43.25％和21.77％.绿豆秸秆的纤维素、半纤维素和木质素的降解率最大,分别为15.43％,9.86％和7.24％.各秸秆发酵液C/N分别为玉米29.04,水稻36.58,大豆48.69,谷子35.90,糜子30.54和绿豆23.31.6种秸秆的累积产气量与其总氮减重率,纤维素和半纤维素降解率,C/N显著相关.该研究为不同种类秸秆,尤其是杂粮作物秸秆厌氧发酵提供了一定的数据支撑.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】7页(P47-53)【关键词】秸秆;杂粮;沼气发酵;甲烷产量;木质纤维素【作者】李家威;赵一全;王海鹏;高亚梅;晏磊;梅自力;王伟东【作者单位】黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319;黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319;黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319;黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319;黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319;农业部沼气科学研究所,四川成都610041;黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院,黑龙江省寒区环境微生物与农业废弃物资源化利用重点实验室,黑龙江省秸秆资源化利用工程中心,黑龙江大庆163319【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X712中国粮食年产量平均为6亿吨[1]，随着农业生产的发展，农作物秸秆资源连年增长，2015年达到9亿吨，未被资源化利用的秸秆量约有1.8亿吨[2]，其中大部分秸秆被焚烧，加重了空气污染。
玉米秸秆中高温厌氧消化产甲烷性能影响研究
影 响厌 氧消化 过程 的 因素 有很 多 ，比如 ｐＨ 值 、 有机 负荷 和温度 等 。在 众 多影 响 因素 中 ，适 宜 的厌 氧消化 温度 非常 重要 ，因为 厌 氧 反应 器 中的微 生 物 对温度 的 变 化 非 常 敏 感 ，厌 氧 消 化 度 通 常 在 中 温 （３０ｏＣ～４０ｃＩ Ｃ）或高温 （５０℃ ～６５￣Ｃ）条 件下 进行 Ｊ。 Ｍｅｎｇ 等人 指 出玉 米 秸 秆 厌 氧 消 化 的最 佳 温 度 为 ３９℃ ，Ｒｅｎ 等 人则 指 出 玉米 秸 秆 厌 氧 消 化 的 最 佳 温度 为 ３５℃和 ５５℃ 。当厌 氧 消化温 度上 升到 ５５ｃｃ 时 ，玉 米秸秆 的产 甲烷速 率将会 增加 Ｊ。
ｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｙｉｅｌｄ ｕｎｄｅｒ ５５℃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ＯＬＲ ｗｅｒｅ ２６０．６０ ｍＬ ·ｇＴＳ～ ．２６１．７１ ｍＬ ·ｇＴＳ ａｎｄ ２５２．３１ ｍＬ ·ｇＴＳ ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ９．０３％ ，４８．２２％ ａｎｄ ４４．６８％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ ４５℃ ，ａｎｄ ３１．５７％ ， ６３．７９％ ａｎｄ ６４．０８％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｕｎｄｅｒ ３５￣Ｃ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｈｏｗｅｄ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｕｐｗａｒｄ ｔｒｅｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｕｌｄ ｒｅｃｅｉｖｅ ｈｉｇｈｅｒ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｂｅｔｔｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒ ｃｏｒｎ ｓｔａｌｋ ｔｈａｎ ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ，ａｎｄ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｓｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｆｏｒ ＣＯＭ ｓｔａｌｋ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｒ ｎ ｓｔａｌｋ； ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ；ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｅ；ｍｅｔｈａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
玉米秸秆是一种常见的农业废弃物，可以通过厌氧发酵产生可再生能源－沼气。
在沼
气生产过程中，干物质浓度对玉米秸秆的降解和厌氧产气的影响具有重要意义。
本文研究
了干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气水平的影响，并分析了产气的时间和产气速率。
实验过程中，使用不同干物质浓度的玉米秸秆样品进行厌氧发酵实验。
实验分为不同
浓度的玉米秸秆组，每组设置3个平行试验。
在实验过程中，记录产气的时间和产气速率，并测定发酵液的总挥发性脂肪酸（TVFA）浓度。
实验结果表明，随着干物质浓度的增加，玉米秸秆的降解速率显著提高。
在实验的早期，产气速率随干物质浓度的增加而增加，但随着实验的进行逐渐趋于稳定。
在较高的干
物质浓度下，产气速率可以达到较高水平，但需要较长的时间来达到最大值。
干物质浓度
还会影响发酵液的TVFA浓度。
较高的干物质浓度会导致较高的TVFA浓度，可能对发酵的
稳定性产生不良影响。
综合实验结果可得出结论：干物质浓度对玉米秸秆的降解和产气速率有显著影响。
较
高的干物质浓度可以提高玉米秸秆的降解速率和产气速率。
高干物质浓度下的发酵过程可
能不够稳定，需要额外的调节措施进行控制。
在使用玉米秸秆生产沼气时，干物质浓度的
选择需要综合考虑降解速率和稳定性的要求。
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气影响的研究
本文对玉米秸秆厌氧发酵进行了实验研究，主要考察了不同干物质浓度以及其对产气量、产气率、沼气成分、反应速率和反应机理等的影响。
实验结果表明，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气存在显著影响。
首先，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气量存在巨大差异。
随着干物质浓度的增加，产气量逐渐增加，呈现出一定的增长趋势，但同时，由于降解速度也随之降低，产气量并未呈现出完全正的线性关系。
因此，在实际操作中，需要根据情况选择合适的干物质浓度进行处理。
在实验中，经过测算，当玉米秸秆的干物质浓度为11％时，产气量达到最大值，为654.23 ml/gCOD。
此外，干物质浓度还会对厌氧发酵产生沼气的成分产生显著影响。
实验中，当产气时间达到20天时，可以发现厌氧发酵产生的沼气主要由甲烷和二氧化碳组成，其中甲烷的含量随着干物质浓度的升高而有所提高，而二氧化碳的含量则随之降低。
当干物质浓度为11%时，甲烷含量最高，达到了62.13%，而二氧化碳的含量仅为12.21%。
总的来说，干物质浓度对玉米秸秆厌氧产气有着较大的影响。
理论上，产气量和反应速率的折衷使得干物质浓度为7%—8%时最佳。
但在实验过程中，需要考虑到诸多因素的影响，如温度、pH值等，所以选择干物质浓度需根据实际情况进行优化。
未来的研究可以进一步探究玉米秸秆厌氧发酵过程及其机理，为生物质资源的有效利用提供更加可靠的依据。
复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能
第34卷第16期农业工程学报V ol.34 No.16184 2018年8月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2018 复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能黄开明，赵立欣※，冯晶，姚宗路，于佳动，罗娟（农业农村部规划设计研究院，农业农村部农业废弃物能源化利用重点试验室，北京 100125）摘要：为促进微生物预处理方法在提高玉米秸秆高效厌氧消化产甲烷方面的应用效果，该文研究了由黑曲霉（Aspergillus）、木霉（Trichoderma）、草酸青霉（Penicillium）和白腐真菌组成的复合微生物菌系HK-4，对玉米秸秆预处理及厌氧消化产气性能的影响。
将复合微生物菌系加入到粒径为0.7～1 cm玉米秸秆中，在28 ℃恒温条件下190 r/min 震荡培养15 d，测得纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别可达64.52%、51.06%和3.89%。
使用经HK-4处理过的玉米秸秆，用于沼气生产，发酵32 d，复合微生物菌系组共产生7364 mL气体，比未处理组提高了27.4%；预处理4 d，复合微生物处理组甲烷体积分数即可提升到40%以上，之后20 d在45%～53%之间波动，而未经HK-4处理过的玉米秸秆，甲烷体积分数在第6天才稳定到36.7%。
关键词：秸秆；沼气；甲烷；复合微生物菌系；产气潜力doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.024中图分类号： X712；TK6 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-16-0184-06黄开明，赵立欣，冯晶，姚宗路，于佳动，罗娟. 复合微生物预处理玉米秸秆提高其厌氧消化产甲烷性能[J]. 农业工程学报，2018，34(16)：184－189. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.024 Huang Kaiming, Zhao Lixin, Feng Jing, Yao Zonglu, Yu Jiadong, Luo Juan. Pretreatment of corn stalk by composite microbial strain improving its methane production performance by anaerobic digestion[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(16): 184－189. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.024 0 引 言中国是农业大国，农作物秸秆资源丰富、种类多样。
秸秆粪便混合厌氧发酵产沼气特性
秸秆粪便混合厌氧发酵产沼气特性【摘要】为考察玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵产沼气特性，以10L的厌氧发酵装置，并用单一玉米秸秆发酵和单一猪粪发酵作为对照，对以玉米秸秆和猪粪混合发酵进行研究。
发现玉米秸秆猪粪混合发酵可以加快玉米秸秆产气并可大幅度提高玉米秸秆产气量，试验组最高日产沼气量分别比单一玉米秸秆组、猪粪组提高47.36%和32.22%；实验组的甲烷含量与单一猪粪组相似，高于单一玉米秸秆组；各组的pH均在8.20左右。
相关性分析表明，原料中含混合发酵组的pH与日产沼气量间呈极显著性负相关（P<0.01）。
【关键词】玉米秸秆；猪粪；混合厌氧发酵；pH；沼气中国作为农业大国每年都产生多达7.2亿吨秸秆，许多被丢弃、直接焚烧；畜禽粪便年产生量也达20.1亿吨[1]，许多未经处理排放，造成了严重的环境污染问题。
利用厌氧发酵技术将有机废弃物转化为沼气，对于获取新型能源和控制农村面源污染都有积极意义。
随着经济发展，畜禽养殖已由过去的农户分散养殖过渡为集中养殖，可能造成部分户用发酵原料短缺；而秸秆存在一定季节性、降解率低、易出现漂浮分层结壳等问题，使纯秸秆发酵较难被接受[2]。
故沼气发酵原料是亟待解决的问题。
而将粪便秸秆混合发酵可以有效地弥补单一原料发酵的弊端，同时还可解决沼气原料短缺的问题。
刘战广等[3]研究了猪粪与稻秆的混合发酵，发现调节粪草比可以从原料转化速率方面提高发酵效率。
Xie等[4]研究了不同猪粪青贮饲料的配比厌氧发酵，结果表明当猪粪与青储饲料的挥发性总固体的比例为1：1时产气量最大。
有关秸秆粪便混合厌氧发酵与产气效果、发酵中pH关系的研究广受关注。
本研究采用10L厌氧发酵装置，以玉米秸秆和猪粪进行混合发酵，并以单一玉米秸秆发酵和单一猪粪发酵作为对照，研究玉米秸秆与猪粪混合厌氧发酵产沼气特性，为混合原料产沼气及实际工程运用提供有价值的参考。
1 材料与方法1.1 材料试验装置玉米秸秆总固体含量（Total Solids，TS）：90.8%，挥发性固体含量（V olatile Solids，VS）：79.6%。
湿贮存对玉米秸秆厌氧消化性能的影响
湿贮存对玉米秸秆厌氧消化性能的影响崔宪;郭建斌;温啸宇;赵倩;董仁杰【摘要】文章以华北地区和东北地区的玉米秸杆为原料,经前期原料特性分析及沼气发酵潜力的对比研究,分别进行实验室规模和工业规模湿贮存试验,研究湿贮存对原料产气潜力的影响并通过修正Gompertz模型进行动力学分析.研究结果表明,湿贮存可明显提高玉米秸秆厌氧发酵日均产甲烷峰值和甲烷含量.两个地区的玉米秸秆的沼气累积净产量分别为mL·g-1VS和396mL·g-1,经过湿贮存60天的玉米秸杆品质较佳,沼气累积净产量分别提高7. 5％和14. 7％;在青贮壕内湿贮存365天的玉米秸秆品质明显降低,沼气累积净产量降低了23％.采用修正Gompertz方程能够较好模拟湿贮存前后玉米秸秆厌氧消化性能.因此玉米秸秆的高效湿贮存是其沼气工程高效稳定运行的前提.%In this paper, the wet-stored corn straws, collected from North China and Northeast China, were anaerobically digested and analyzed with modified Gompertz model. The results showed that the wet storage could obviously increase the daily methane production peak and methane content. The accumulation biogas yields of two areas were 395 mL·g-1 VS and 396 mL·g-1 VS respectively. Wet-storage of 60 day obtained better straw quality, the accumulation biogas yield increased by 7. 5％ and 14. 7％, respectively. The corn straw wet-stored for 365 days in silo had a significant less accumulation biogas yield, decreased by 23％. The modified Gompertz equation could simulate well the anaerobic digestion performance of com straw before and after wet storage. The appropriate wet storage is recommended for stability of biogas engineering.【期刊名称】《中国沼气》【年(卷),期】2018(036)003【总页数】6页(P27-32)【关键词】玉米秸杆;湿贮存;厌氧消化;Gompertz模型【作者】崔宪;郭建斌;温啸宇;赵倩;董仁杰【作者单位】中国农业大学工学院, 农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083;中国农业大学工学院, 农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083;中国农业大学工学院, 农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083;中国农业大学工学院, 农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083;中国农业大学工学院, 农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室, 北京 100083【正文语种】中文【中图分类】S216.4;X705农作物秸秆是农业生产的副产物，是一种可多元化利用的可再生生物资源。
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究
玉米秸秆氢氧化钾及蒸汽爆破耦合预处理厌氧发酵产沼气研究利用厌氧消化技术处理木质纤维素类生物质,能够产生高效、清洁的生物质能源—沼气。
但是木质纤维类原料存在着复杂的结构,导致其厌氧消化具有延迟期长和产气率低等问题。
克服木质纤维素的阻碍是利用木质纤维类生物质生产沼气的有效手段。
本课题研究了多种预处理方式以提高玉米秸秆的生物降解性能。
研究不同压力(1.2、1.5、1.8、2.1MPa)和不同维压时间(5、10、15、20、25 min)下,蒸汽爆破预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响。
结果显示,蒸汽爆破是一种高效的预处理手段,考虑到能耗和效率,将1.2MPa、10 min选择为最佳汽爆条件,累积甲烷产量为223.2 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了55.2%。
研究了20℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,KOH预处理是提高累积甲烷产量的一种优良方法,选择1.5% KOH为最佳预处理方法,累积甲烷产量为208.6 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了45.1%。
相对于未预处理秸秆,经1.5% KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(258.8 mL/gvs)获得了80.0%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性为62.5%。
研究了60℃下不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)KOH预处理及与蒸汽爆破耦合预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响。
结果显示,热KOH对玉米秸秆的预处理效果优于常温KOH,选择1.5%热KOH 为最佳预处理方法,累积甲烷产量为243.1 mL/gvs,相对于未预处理秸秆,提高了56.4%;相对于20℃下的1.5% KOH预处理秸秆,提高了16.5%。
相对于未预处理秸秆,经1.5%热KOH与蒸汽爆破耦合预处理,甲烷累积产量(292.9 mL/gvs)获得了88.5%的极显著提升,玉米秸秆的生物降解性达到了70.7%。
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培养箱进行发酵，直至不再产气为止。各接种物的主 1.2.3 温度对 UHS 产气潜力的影响
要特性如表 1 所示。
以餐厨垃圾厌氧消化液为接种物，根据接种比例
1.2 实验方法 实验采用批次厌氧消化的方法，用 118 mL 的血
注：TS 为总固体；VS 为挥发性固体。
pH
7.2~7.4 7.2 7.2
的 36%和 40%[4]。因此，回收并利用这部分碳源对减
少废弃物的排放和提高过程收益具有重要意义。
清瓶作为厌氧发酵瓶，发酵体积为 60 mL，通过恒温
目前大多数木质纤维素生物炼制厂将这部分废 培养箱控制发酵温度。采用不添加底物的接种物作为
收稿日期：圆园15原09原09 基金项目：四川省科技计划项目（NO.2014HH0018）；中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-2015-BIOMA） 作者简介：陈世平（1991—），男，贵州人，硕士研究生，从事生物质能源转化方面的研究。E-mail：chenshiping2010@ * 通信作者：汤晓玉 E-mail：tangxiaoyu@；肖泽仪 E-mail：mgch@
Biogas production of unhydrolyzed solid from corn stover hydrolysate by anaerobic digestion
CHEN Shi-ping1, TANG Xiao-yu2*, XIAO Ze-yi1*, WANG Wen-guo2, YIN Xiao-bo2, VENKATESH Balan3, WU Bo2, HU Qi-chun2 （1.School of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China; 2.Biogas Institute of Ministry of Agriculture, Chengdu 610041, China; 3.Department of Materials Science and Chemical Engineering, Michigan State University, Lansing 48910, USA） Abstract：Biochemical conversion in lignocellulosic biorefineries generates large amount of solid residues（Unhydrolyzed solids, UHS）. The UHS mainly contains carbohydrates and lignin. Anaerobic digestion could be applied to convert those carbohydrates into CH4 and to natural原 ly enrich lignin for further utilization, thus improving the economics of the whole biorefinery process. Here the methane production potential of UHS derived from corn stover biorefinery was investigated under different types of inoculum, diverse inoculum to substrate ratios（RI/S） and various fermentation temperatures. Results indicated that the biogas productivity of UHS was higher when using kitchen waste AD slur原 ry as inoculum, and the cumulative methane production was up to 208.06 mL·g-1 VS. The cumulative methane production decreased with decrease in RI/S. When RI/S was in range of 0.1颐1 to 3颐1, the cumulative methane production was between 111.20 to 224.48 mL·g-1 VS and the UHS biodegradability ranged from 27.89% to 56.29% . The biodegradability of UHS decreased as substrate concentration increased. The cumulative methane production was similar at both 55 益 and 35 益 at the same RI/S, but the biogas production rate was much higher at 55 益. Keywords：corn stover; unhydrolyzed solild; anaerobic; methane; fermentation
1 材料与方法
接种比例条件下的底物和接种物添加量如表 2 所 示，发酵温度为 35 益。定期取样测量甲烷产量、甲
1.1 实验材料
烷含量及挥发性脂肪酸（VFA）浓度。
实验采用的玉米秸秆水解残渣（UHS）由美国密 歇根州立大学生物质转化实验室提供。其制备方法如 下：首先将玉米秸秆在 120 益条件下采用氨纤维爆破 预处理 1 h[8]，然后利用复合纤维素酶进行水解 168 h， 通过离心分离去除水解液得到固体残渣，再用去离子
圆园16，35（3）:584-589
农业环境科学学报 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻
2016 年 3 月
陈世平，汤晓玉，肖泽仪, 等. 玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能[J]. 农业环境科学学报, 2016, 35（3）：584-589. CHEN Shi-ping, TANG Xiao-yu, XIAO Ze-yi, et al. Biogas production of unhydrolyzed solid from corn stover hydrolysate by anaerobic digestion[J]. 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥-耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻, 2016, 35（3）: 584-589.
弃物直接燃烧用于发电和供热，利用价值不高[5]。部分 对照，每个实验样品设置两个平行样。UHS 的净产气
生物炼制工艺考虑从中提取木质素，用于生产高附加 量为实验组（UHS+接种物）产气量减去对照组（接种
值的化工产品，而木质素高值化利用技术要求其纯度 物）产气量。接种后将发酵液 pH 值调节到 7.0依0.1，然
对 UHS 发酵性能影响的实验结果，优化选取 RI/S 为 3颐1、2颐1、1颐1、0.5颐1、0.25颐1 五个接种比例，发酵温度分
高且不含共价结合的糖类，同时提取过程对木质素的 后加塞密封并通入氮气 5 min，排出顶空气体，以保证
化学修饰程度低。常用的各类提取木质素的化学方法 瓶内的厌氧环境。
（如强酸、强碱处理等）会不同程度地影响原木质素的 1.2.1 接种物对 UHS 产气潜力的影响
链接键和化学结构。而有机溶剂萃取又面临着回收成
实验采用的接种物餐厨垃圾厌氧消化液、制药废 水厌氧消化液和污水厂的厌氧消化污泥均来自农业 部沼气科学研究所微生物研究中心。先用 80 目筛子 过滤接种物以去除其中的大颗粒物质，然后放入恒温
2颐1
0.36
0.18
4.50
2.25
1颐1
0.36
0.36
4.50
4.50
0.5颐1
0.36
0.72
4.50
9.00
玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能
陈世平 1，汤晓玉 2*，肖泽仪 1*，王文国 2，尹小波 2，VENKATESH Balan3，吴 波 2，胡启春 2
（1.四川大学化学工程学院，成都 610065；2.农业部沼气科学研究所，成都 610041；3.密歇根州立大学材料科学与化学工程系， 美国 兰辛 48910）
中的木质素得以富集并进行后续的高值化利用。本文 甲烷含量。
重点探讨了接种物类型、接种比例以及发酵温度等参 1.2.2 接种比例对 UHS 产气潜力的影响
数对水解残渣产气潜力的影响。本研究结果将为后续
以餐厨垃圾厌氧消化液为接种物，实验时保持接
的木质素分离及纤维素乙醇的过程废弃物利用奠定 基础。
种物的添加量不变，通过改变底物的添加量将 RI/S 分 别设置为 3颐1、2颐1、1颐1、0.5颐1、0.25颐1、0.1颐1、0.05颐1，不同
摘 要：为了考察玉米秸秆水解残渣（Unhydrolyzed solid，UHS）的厌氧消化产甲烷潜力，研究了接种物类型、接种比例以及发酵温度 对 UHS 产气性能的影响。结果表明，餐厨垃圾厌氧消化液作为接种物时，UHS 具有较高的产气能力，累积甲烷产量达到 208.06 mL· g-1 VS；UHS 的累积甲烷产量与接种物对底物的比值（Inoculum to substrate ratios, RI/S）有关，其值随着接种比例的减小而逐渐降低，当 接种比例 RI/S 为 0.1颐1~3颐1 时，累积甲烷产量为 111.20~224.48 mL·g-1 VS，UHS 的生物降解率为 27.89%~56.29%，其降解能力随着底 物浓度的升高而降低；在高温发酵（55 益）和中温发酵（35 益）条件下，相同接种比例的对照组中，UHS 累积甲烷产量较为接近，但高 温发酵的产气速率明显高于中温发酵。 关键词：玉米秸秆；水解残渣；厌氧；甲烷；发酵 中图分类号：X712 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2016）03-0584-06 doi:10.11654/jaes.2016.03.023