生物质资源贮藏如此丰富,但是这些早期的生物质资源(如水稻秸秆等)都未能被人们合理利用,大多当做薪柴直接使用了,这样不仅使得秸秆的使用效率低,价值没有得到实现,而且影响生态环境,造成污染。怎样合理的解决我国的能源危机,同时处置焚烧秸秆带来的环境问题,这将成为我们研究的重要任务。
1。2 秸秆预处理概况
秸秆的成分主要是纤维,它们大量的存在于细胞壁中[2]。秸秆组分多,构成繁杂。秸秆最主要的是由纤维素、半纤维素和木质素等复杂的物质构成的[3]。
秸秆可通过先进的技术产生沼气和沼渣,发电、造纸、制做饲料、制纤维板、培养食用菌等,已成为一种重要的可再生生物能源。
但是,沼气技术因秸秆的特殊性质而存在一些难题。首先,秸秆流动性差,进料出料成为一大难题;其次,秸秆中复杂成分含量高,不易被消化分解[4]。此外,秸秆中固态物质浓度高,在发酵反应过程中常常会出现问题,最终导致整个实验不能正常运转。论文网
秸秆预处理目前常用的方法主要有物理法[5]、化学法[6-8]、生物法[9-11] 。
1。3 预处理存在的问题及发展前景
(1)物理方法处理效果不明显,纤维素不能得到有效降解,发酵速率比较低。对于大型集中化沼气发酵工厂,机械处理就存在很大的局限性,它的利用率有限,能耗,成本都很高。
(2)化学方法处理效率高,但其成本高,污染环境。
(3)生物方法不会产生污染,反应稳定,成本相对不算高,能接受。但是实验耗时长,效率低。
将几种处理技术联合使用,优势互补,会大大提高秸秆原料向沼气能源转化的效率。例如将物理化学方法联合,能够使反应条件改善,产气效果更佳。
1。4 研究意义
目前,可以利用秸秆厌氧发酵获得能源,但是因为技术等方面问题秸秆研究利用没有得到推广。不进行预处理,会导致反应速度慢,耗时,原料浪费多。为了使秸秆更容易被降解,需进行预处理。本实验的目的是通过研究NaOH和不同浓度NaHSO3预处理方式对木质纤维素原料稻草秸秆厌氧发酵产生沼气的影响,从实验中获得预处理效果相对较满意的方案,为水稻秸秆前景提供专业依据和技术支撑。
当预处理等问题解决之后,我国以水稻秸秆等为原料可以生产十分可观的沼气,变废为宝。通过农作物秸秆来获取丰富的生物质能,是秸秆资源高效清洁利用的方式,同时人畜粪便也得到利用。不但解决了能源短缺问题,环境污染问题,同时也得到了可观的经济效益。经净化所获得的生物天然气,可作为燃料取代石油和其他化石燃料,也可用于发电,另外沼渣,沼液是良好的饲料,使生态农业得到良性发展。因此开发利用水稻秸秆具有很好的价值。
2 氢氧化钠和亚硫酸氢钠联合处理对秸秆厌氧消化产气的影响
在以水稻秸秆为原料发酵产沼气的过程中,木质素、半纤维素、纤维素的水解是限制性步骤,所以对秸秆需要进行一定的预处理。用不同的预处理方法处理水稻秸秆,不仅影响到秸秆的表面结构,更影响到后续发酵过程中的pH值、产气量等。故要想增加试验中产生沼气的含量,就得选择适宜的预处理方法。
以往的研究以单一药剂改变为主,两种及以上结合使用的研究比较少。因此本实验旨在探索氢氧化钠和亚硫酸氢钠联合预处理秸秆的可行性,探索对水稻秸秆发酵特性最适宜的方法。
2。1 试验材料文献综述
本文实验材料为周边农田取来的水稻秸秆,截断至2~3 cm后粉碎。沼液来自沼气池,然后将它与水稻秸秆和牛粪混合,一起进行发酵产气。实验材料的理化性质见表1。