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伴随着能源问题的日益严重,对新能源的开发和利用成为各国关注的焦点。沼气能源以其可再生、绿色环保等优点受到重视,利用农作物秸秆厌氧发酵产沼气是未来能源发展的一个重要方向,既能缓解能源危机,又能充分利用农业废弃资源,变废为宝,保护环境。
另外,Fe2+是生物细胞中各种酶的活性成分,同时Fe2+可与溶解性的硫化物生成金属硫化物从而减少对微生物的毒害作用。因此本文以农作物秸秆--水稻秸秆为厌氧发酵原料,以厌氧污泥为接种底物,添加环境矿物研究其对发酵过程的影响机理。
(1)首先对稻草秸秆进行酸洗及堆沤预处理,发现经过堆沤条件为:2-3cm的秸秆在加入100mL污泥、6L自来水,堆浸10d后,秸秆纤维素、木质素、半纤维素的降解率分别为15.56%、29.30%和15.82%,提高了产气速率,甲烷总产量为398mL,提高了6.1%;秸秆粉碎经0.7%硫酸按固液比为1:12(g/mL)浸泡1h,纤维素、木质素、半纤维素的降解率分别为20.40%、51.50%和15.20%,甲烷产量只有321 mL,降低了14.4%。
(2)研究添加相同量针铁矿对不同预处理秸秆发酵产气影响,生物与矿物的交往作用对生物产气的影响。实验证明,添加0.5%的天然针铁矿能有效提高甲烷产量,其中未经预处理的稻草甲烷产量提高最大,甲烷产气量为449.7mL,与未添加针铁矿的稻草相比,甲烷量提高了20.4%;其次是堆沤后稻草,甲烷产量为473.7 mL,提高了18.9%。最后是酸洗后稻草,甲烷总体积为380.1mL,提高了18.6%。
(3)研究添加不同量的针铁矿对秸秆发酵产气的影响。结果表明,添加针铁矿质量分数为1%时甲烷的产气量最大,为467.6 mL,提高了25.2%,此时C:Fe值为1185。