温和湿热条件下碱性非碱溶液预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

作者：王禹霄飞; 王宇; 祝国强; 孙云博; 杨毅; 曲威^*

来源：河南农业科学, 2021, 50(01): 68-80.

DOI：10.15933/j.cnki.1004-3268.2021.01.009

• 温和湿热条件
• 碱性非碱溶液
• 预处理
• 玉米秸秆
• 厌氧发酵
• 沼气
• 木质纤维素

为提供一种经济、高效的玉米秸秆预处理方法,以干黄玉米秸秆为原料,采用4种碱性非碱溶液(Na2CO3、Na2SO3、K2HPO4和CaO2,每种均采用2%、4%、6%3个梯度)作为预处理剂,以不加预处理剂作为对照(CK),80℃水浴锅加热,TS(总固体含量)10%条件下浸泡处理24 h后,分析秸秆木质素、半纤维素和纤维素含量,秸秆浸提液和秸秆厌氧发酵后出料沼液的COD(化学需氧量)值和TVFA(总挥发性脂肪酸)含量,以及厌氧发酵过程中发酵液pH值、日产沼气量、沼气中甲烷含量等指标。结果表明,经过温和湿热条件下碱性非碱溶液预处理,玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素含量显著降低。大多数处理组厌氧发酵的单位TS产沼气量和沼气中甲烷含量峰值提高,发酵液pH值最终稳定在7.50～9.00。其中,CaO2预处理对木质纤维素的溶解最佳,木质素、半纤维素和纤维素含量最多分别降低59.75%、69.61%和47.09%。2%CaO2预处理组厌氧发酵产沼气效果最好,单位TS产沼气量达到291.8 mL/g,沼气中甲烷含量峰值提高39.02%。该处理组出料沼液的COD值和TVFA含量也为各组最低,与对照组相比,分别降低56.25%和61.45%。通过分析,预处理溶液种类和含量对玉米秸秆中木质纤维素的去除率影响明显,且木质纤维素的去除率和预处理方法对玉米秸秆厌氧发酵效果均有影响,因此实际生产中应当全面考虑。

• 单位
  中国农业大学烟台研究院