预处理和Cr3+对秸秆中温厌氧消化影响的研究

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农作物秸秆是生物质资源中的重要组成部分,我国秸秆储量巨大,但是大部分以焚烧的方式被处理,产生的烟尘对环境的危害很大。厌氧消化是一种以复合菌种对秸秆的降解作用为基础,将秸秆资源转化为有机肥料、沼气能源的技术。但秸秆中木质纤维素的复杂的交联结构会抑制厌氧消化速率,同时重金属的存在也会对消化产生产生很大影响。  本课题采用中温厌氧消化系统来降解玉米秸秆。首先以世纪生态菌(简称EM菌)作为接种物,采用高温NaOH预处理的方式来对秸秆进行初步降解。结果表明,80-85℃温控范围下NaOH消煮玉米秸1h后,红外吸收光谱中有明显的峰的消失,说明NaOH对木质纤维素的化学结构造成了破坏。在秸秆添加量为30g的条件下,经预处理后的料液在EM复合菌的消解作用下累计产气1225mL,产气率为40.8mL/g。  NaOH、KOH、Ca(OH)2预处理对玉米秸秆的化学结构破坏显著,碱类室温浸泡的预处理方式适用于中温厌氧消化系统,产气运行稳定。室温条件下(17±2℃)下分别采用NaOH、KOH、Ca(OH)2、Al(OH)3对玉米秸杆进行湿法浸泡处理,浸润时间为5d,处理后的料液以白腐菌复合沼液为接种物进行中温(35±2℃)厌氧消化。结果表明,在秸秆添加量为15g的条件下,经Al(OH)3处理后的料液累计产气最多,为3885mL;KOH产气运行时间最长为50d,经NaOH处理后的料液的日产气量最大,为235mL。  Pb2+、Cr3+的含量对中温厌氧消化产气有很大的抑制作用。以白腐菌复合沼液为接种物,预处理方式为NaOH室温浸泡5d,CrCl3添加量分别为0,50,100,150,200,250,300mg;Pb(NO3)2的添加量分别为10,20,30,40,50,100,150mg,进行中温厌氧消化实验。结果表明,消化系统中添加Cr3+料液累计产气量由大到小的顺序为0mg(3540mL)>150mg(3220mL)>200mg(2900mL)>50mg(2785mL)>100mg(2370mL),250、300mg的料液以及加入定量Pb(NO3)2的料液均不产气,说明添加量较高的Cr3+以及添加量较低的Pb2+均会造成厌氧消化菌类的死亡。
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