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玉米秸秆和牛粪混合厌氧发酵工艺优化研究

赵源亮  
【摘要】:本论文是在国家农业科技跨越计划项目“以秸秆能源化利用为核心循环农业技术集成与示范”(项目编号:2130106-38)和国家农业科技成果转化资金项目“太阳能辅热型农村高效沼气设备工程化技术测试与转化”(05EFN214100171)的资助下完成的。 本文紧紧围绕秸秆和畜禽类粪便的资源化联合利用,选取常见的玉米秸秆,根据河南省新郑市佳利奶牛养殖场模式建立了混合厌氧发酵模拟试验系统,研究玉米秸秆预处理的优化新工艺,探讨了在变温、恒温条件下秸秆和粪便的混合厌氧发酵规律。 (1)在查阅、研究玉米秸秆现有的预处理的基础上,提出先进行物理研磨、然后在常压条件下进行两段酸水解和超声水浴加热的预处理工艺方法,并确定了适宜的工艺条件为:一段浓酸预处理中,固液比为1:15,硫酸浓度为55%,超声时间25min,超声温度85℃,糖化率达到最大;二段稀酸段水解中,秸秆粒度为140目、固液比为1:12、稀硫酸浓度0.5%,超声时间为60min时,糖化率达到最大。经两段水解后,总糖收率显著增加,可达83.81%,比常规酸式水解提高了约26%。 (2)根据河南省新郑市佳利奶牛养殖场的实际情况,建立了混合厌氧发酵模拟试验系统,探讨变温和恒温条件下,纯牛粪和牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的规律;在变温条件下,牛粪和玉米秸秆的不同混合比例对发酵效果的影响,得出以下相关结论:混合发酵的效果要优于单纯使用牛粪发酵的效果,恒温下相对高出41.47%,变温条件下要高出约96%;牛粪和玉米秸秆3:1的配比发酵要优于1:1的配比发酵,产气量提升了31.21%;配比较高的混合发酵对温度变化反应敏感。 论文研究内容对当前解决秸秆和畜禽类粪便混合厌氧发酵,提高产气率具有一定的参考价值,对于发展我国循环农业、改善农村生态环境有着积极的作用。


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