废弃秸秆生物气化的实验研究

2004年1月农机化研究第1期废弃秸秆生物气化的实验研究周岭1,李文哲21.塔里木农垦大学,新疆阿拉尔843300;2东北农业大学,黑龙江哈尔滨150030.)[摘要]利用微生物对秸秆进行气化实验,研究表明:高浓度的ⅤFA并不能抑制甲烷的生成,只是使甲烷存在一段休眠期浸泡10天的秸秆,产气峰值岀现快;当秸秆浸泡超过20天时,产气慢、周期长其原因是浸泡期间生成的乙醇需要一段时间向乙酸转化;而驯化污泥做接种物_,甲烷菌活性强,产气周期短[关键词]农业工程;秸秆气化;实验研究;VFA;浸泡[中图分类号]S126.4[文献标识码]A[文章编号]1003-188X(2004)01-0182-02滨香坊区幸福乡鱼塘污泥作接种物1前言2.3实验方案我国是农业大国,每年产生大量的农业废弃2.3.1采用两套装置进行实验物,仅秸秆就达6.4亿t,但这些农业废弃物的利(1)浸泡10天,秸秆:污泥=3.:1、300g浸泡用率非常低,无疑是巨大的资源浪费。在我国很早秸秆相当于45g千秸秆2。就开始利用秸秆生产沼气,沼气技术相对比较成(2)浸泡20天,秸秆污泥=3:1、300g浸泡熟-。但就目前而言,沼气生产局限于家庭模式,气秸秆相当于45g干秸秆化率低,而且人们对沼气发酵的微观过程,尤其对2.3.2分析项目农业废弃物气化没有详细而深入的研究。沼气作为(1)总固体浓度T采用烘干法1。种清洁环保能源,具有极大的开发潜力。笔者通(2)化学需氧量COD采用重铬酸钾法过秸秆产沼的基础研究,为秸秆高效转化成能源商(3)挥发性脂肪酸VFA采用滴定法11。品、走入市场提供了相关的理论依据(4)产气量采用液体置换装置2试验装置与方法2.3.3方法与步骤(1)不同原料分别装入发酵瓶里,固:液=1:3。2.1实验装置(2)加草木灰,调节pH=7左右实验装置如图1所示。(3)将发酵罐置于恒温水槽中,保持温度35±1!℃(4)用液体置换装置测量排气量3实验结果3.1污泥驯化取池塘污泥,用浸泡秸秆的水稀释到30%,加入活性碳5g作为菌体的载体,促进污泥颗粒1.恒温控制仪2.恒温水槽3.发酵罐4.澘水泵5.液体置换装置化;20天后,有气泡生成,污泥驯化完毕图1实验装置示意图3.2可行性实验实验装置采用水浴控温,将温度控制在35士为检测秸秆以驯化污泥为接种源的产沼能力,℃,用5000mL的广口瓶做发酵罐,气体采用排水设计了可行性实验。取漫泡3天的秸秆分别放在自法收集。然污泥和驯化污泥里,做对比实验。结果发现,驯2.2实验材料化污泥可提前10天产气,并提高产气率15%取粗粉碎秸秆长3~5mm)为原料,用哈尔20%,这说明凵中国煤化工的利用率CNMHG[收稿日期]2003-03-25[作者简介]周岭(1972-),女,四川西充人,塔里木农垦大学讲师,主要从事生物能开发与利用方面的研究工作2004年1月农机化研究第1期3.3秸秆浸泡时间的实验味,说明有乙醇生成。从图3可看出:当原料进入本实验到目前进行了40天,试验结果如图2、反应罐30天左右,VFA才达到峰值,而在标准条图3和表1所示。件下,乙醇不会被降解。这说明反应器内氢浓度的从图2可看出:浸泡10天的秸秆进罐后7天降低有利于乙醇向乙酸转化。也就是说_,产气周期开始产气,14天后达到峰值1375mL,产气稳定,被延长了持续14天后逐渐降低;浸泡20天的秸秆进罐只有表1试验结果微弱的产气现象。COD进COD出COD去除6193.183856.3237.70%402,293516,83浸泡10天从表1可看出,浸泡10天的秸秆的COD去除500浸泡20天率达37.7%,而浸泡20天的秸秆COD去除率达3490%。这说明两个反应罐的有机负荷不一样,510152025303540前者较后者高。因此,前者产气情况较好时间/天4实验结果分析图2浸泡实验结果(1)用驯化后的污泥作接种物,甲烷菌活性强,产气快一浸泡10天(2)浸泡10天的秸秆产气快,表明酸化率与一浸泡20天产气率成正比。(3)浸泡20天的秸秆产酸期缓慢,主要是因为有一段乙醇向酸转化的时期时间/天[参考文献]图3挥发性脂肪酸的变化情况图3表示了挥发性脂肪酸的变化情况。浸泡101]贺延岭,废水厌氧生物处理[M].北京:中国轻工业出天的实验表明:VFA7天后达到峰值15.76 mMol/L版社,1999之后产酸逐渐降低,28天后达到最低值2张光明城市生活垃圾厌氧消化产酸阶段研究[重庆20mmol几L但从实验看,甲烷仍在继续产生。这环境科学,1998,20(1):35-36说明在产酸期间,有甲烷生成,酸化率与甲烷量成正比。浸泡20天的秸秆,进料时有轻微的酒精a Study on Refused Straw Pole gasified by microbeZHOU Ling, LI Wen-zhe(ITarim Agriculture University, Alar 843300, China; 2. North-East Agriculture University, Harbin 150030,China)[Abstract Utilizing microorganism carrying on straw pole indicate that VFA is too dense to suppress theformulation of CHa but just one rest period, straw pole of soaking 10 days produces peak value fast. Straw poof soaking 30 days reach peak value slowly, due to produce too much ethanol and need some time to transformacetic acid, Tame mud being fungus source, methane activation is better so as to produce cycle fast[Key words] agricultural engineering; straw pole; experimental research; gasification; VFA; soakingH中国煤化工CNMHG