小麦秸秆中温厌氧干发酵气肥潜力实验研究

摘要

本论文是在国家农业科技跨越计划项目“以秸秆能源化为核心的循环农业技术集成与示范”(项目编号:2130106—38)的资助下完成。本文紧紧围绕我国大力开发利用生物质能的重大需求,针对如何提高秸秆沼气干发酵综合利用效益等问题,选用分布广泛的小麦秸秆作为发酵原料,采用中温干发酵,对不同发酵条件下小麦秸秆中温干发酵的产气情况和发酵残留物的肥力进行了测定,力求通过实验确定秸秆中温厌氧干发酵沼气产量和发酵残留物肥力与发酵条件的关系,以期为中温秸秆厌氧干发酵沼气与有机肥联产技术提供工艺优化参数,为进一步完善秸秆中温厌氧干发酵理论和开发秸秆气肥联产技术提供科学参考。
　　 本文主要从以下几个方面进行了研究:
　　 (1)发酵原料的TS含量和沼气产量的相关关系。本文配制秸秆量和接种量相同、TS含量分别为25％、35％、45％、55％的四个发酵组进行中温发酵,实验结果表明:发酵原料的TS含量较低的发酵组沼气产量较多。
　　 (2)接种量和沼气产量的相关关系。本文配制秸秆量相同、发酵料TS含量为25％、秆渣比为1:6、1:8、1:10、1:12、1:14、1:16的六个发酵组进行中温发酵,实验结果表明:随着接种量的提高,沼气产量逐渐升高:单位TS质量的沼气产量先升高再降低,说明过量的接种物不利于产气效率的提高,同时得出最佳秆渣比为1:10,其单位TS质量的沼气产量为75.4mL/g。
　　 (3)接种量和甲烷产量的相关关系。实验结果表明:随着接种量的提高,甲烷产量和甲烷浓度逐渐升高；单位TS质量的甲烷产量先升高再降低,说明较多的接种物有利于甲烷产量和甲烷浓度的提高但不利于产甲烷效率的提高。最佳秆渣比为1:10,其单位TS质量的甲烷产量为31.8mL/g。
　　 (4)不同发酵条件下发酵残留物的肥力。实验表明,小麦秸秆中温厌氧干发酵的发酵残留物中具有较丰富的营养物质,其肥力完全满足国家生物有机肥产品要求,接近国家有机肥技术指标；在发酵原料TS含量为55％、秆渣比为1:6的发酵条件下,发酵残留物的肥力较好。
　　 (5)提出了一套小麦秸秆厌氧干发酵气肥联产工艺流程。
　　 综合上述实验及结论,可以得到小麦秸秆中温厌氧干发酵产肥兼顾产气的最佳发酵条件:发酵料TS含量为55％、秆渣比为1:10,并提出了一套以秸秆干发酵所产沼气为生产用能的生物有机肥生产流程。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 文献综述

1.1 研究背景

1.2 秸秆厌氧发酵技术状况

1.2.1 国内外秸秆厌氧发酵研究状况

1.2.2 国内外秸秆沼气发展现状

1.3 课题研究内容和意义

1.3.1 课题意义

1.3.2 研究目的

1.3.3 研究内容

2 试验材料和方法

2.1 试验材料

2.1.1 发酵原料

2.1.2 接种物

2.1.3 浸种用小麦种子

2.2 试验方法

2.2.1 试验装置

2.2.2 发酵料液的浓度

2.2.3 发酵温度

2.3 分析测试项目及方法

2.3.1 发酵原料TS含量的测定

2.3.2 产气量的测定

2.3.3 沼气成分的测定

2.3.4 发酵残留物pH值的测定

2.3.5 发酵残留物中有机质含量的测定

2.3.6 发酵残留物中全氮含量的测定

2.3.7 发酵残留物中全磷磷含量的测定

2.3.8 发酵残留物中速效磷含量的测定

2.3.9 发酵残留物中全钾含量的测定

2.3.10 发酵残留物中速效钾含餐的测定

2.3.11 小麦浸种实验

2.4 主要实验仪器及化学试剂

3 不同发酵条件下小麦秸秆中温厌氧干发酵产气情况研究

3.1 TS含量和沼气产量关系的研究

3.2 接种量和产气情况关系的研究

3.2.1 接种量和沼气产量的关系

3.2.2 接种量和甲烷产量的关系

3.3 本章小结

4 不同发酵条件下小麦秸秆中温厌氧发酵残留物肥力研究

4.1 标准液的配制和标准曲线的绘制

4.2 不同TS含量发酵条件下发酵残留物中营养物质的含量

4.3 不同接种量发酵条件下发酵残留物中营养物质的含量

4.4 发酵残留物中营养物质含量与国家技术标准的比较

4.5 沼液浸种实验

4.6 小麦秸秆中温厌氧发酵气肥联产工艺流程

4.7 本章小结

5.结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献