文档介绍：沼气发酵技术及硫酸锌在沼气发酵中对产气的影响 沼气发酵
摘要:沼气是沼气发酵微生物在厌氧环境下将农作物秸秆或禽畜粪便等可降解的生物质经过厌氧消化生成的可燃气体。沼气发酵在农业和生态方面的综合利用含有很大的经济价值和社会效益。
关键词:沼气 厌氧发酵 生物质
一、沼气发酵原理及影响原因
1、沼气发酵原理。沼气是生物质经过多个微生物联合厌氧消化作用而生成的可燃气体。厌氧消化就是在无氧的条件下,由兼性厌氧菌和专性厌氧菌[2]联合降解有机物,最终生成二氧化碳和甲烷等气体的过程。大家对于沼气发酵过程的划分仍存在争议;现在较多人支持提出的沼气发酵三个阶段理论。沼气发酵三个阶段理论将沼气发酵过程分为水解液化、酸化和甲烷化三个阶段:第一阶段为水解液化阶段;这一阶段兼性厌氧菌和发酵性细菌将原料中较大分子的成份水解成可溶于水的有机酸和醇类等。第二阶段为酸化阶段;产氢产乙酸菌将第一阶段生成的有机酸和醇继续分解成简单的有机酸,同时生成氢气和二氧化碳。第三阶段为甲烷化阶段;产甲烷菌将第二阶段生成的小分子物质转化为甲烷和二氧化碳气体,即发酵的最终产物沼气。
2、沼气发酵的影响原因。影响沼气发酵的原因很多,其中最关键的原因包含原料成份、原料预处理情况、接种物种类、进料浓度、发酵温度、pH。原料成份的影响:能够用来发酵产沼气的生物质很多。传统的沼气发酵原料关键包含以秸秆类物质为代表的农业废弃物、禽畜粪便和污水处理厂的厌氧活性污泥、和生活垃圾等。选择轻易降解的原料能够加紧发酵的开启过程和提升发酵效率。若原料选择不妥则轻易造成发酵系统酸积累严重而发酵无法开启或开启后产气量不高等后果。
二、秸秆发酵制沼气方法
1、物理方法。物理方法有机械加工、高压和/或高温蒸煮和辐射处理等。常见的机械方法有切碎、粉碎、磨碎、高温球磨等。其目标是增加厌氧微生物和基质的接触面积,或经过破坏细胞壁结构使之易于消化。
2、化学方法。化学方法关键有氨化、碱化、酸化、氧化等。
碱化技术。碱化处理就是用NaOH、Ca2或KOH等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆表面,以打开纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键,溶解纤维素、半纤维素和一部分木质素及硅酸盐,使纤维素膨胀,从而提升消化率。
氨化技术。氨化处理就是用氨水、无水氨或尿素处理秸秆。氨化含有三种作用:第一个是碱化作用,氨为碱性,故可起到和碱化处理方法一样的作用;第二种是氨化作用,氨和秸秆中的有机物发生改变,生成铵盐,成为厌氧微生物的氮素,被微生物利用,并同碳、氧、硫等元素一起合成氨基酸,深入合成菌体蛋白。第三种是中和作用,氨呈碱性,可和秸秆中的有机酸结合,消除秸秆中潜在的酸性,提升微生物的活性,从而提升秸秆的消化率。试验表明氨水含有很好的氨化性能。
3、生物方法。生物方法就是利用含有强木质纤维素降解能力的微生物对秸秆优秀行固态发酵,把作物秸秆中的木质纤维素预先降解成易于厌氧菌消化的简单物质,以缩短随即的厌氧发酵时间、提升干物质消化率和产气率。其技术关键就是寻求强木质素降解能力的菌种,并确定其适宜的发酵条件。
三、硫酸锌在沼气发酵中对产气的影响
锌广泛地存在于生物体中,它是多个生物体代谢过程中酶的组成成份,同时也是生物体代谢过程中部分酶的活化剂。多年来在生物体中已经有近二十种锌金