预处理对小麦秸秆糖化及沼气发酵的影响

【摘要】：我国农作物秸秆年产量约有7亿吨，将其用于沼气发酵产生沼气，对于缓解能源危机和减少焚烧造成的环境污染有重要意义。本文研究了预处理方式对小麦秸秆糖化及沼气发酵的影响，结果表明： 1.浸泡预处理可促进小麦秸秆酶解产糖。清水、饱和石灰水及尿素溶液浸泡均能提高小麦秸秆的酶解产糖量。其中经尿素溶液浸泡处理，小麦秸秆酶解产糖量较对照提高130.5%～146.1%，饱和石灰水浸泡处理较对照提高49.3%～79.2%，清水浸泡处理较对照提高27.3%～52.8%。尿素溶液浸泡小麦秸秆的适宜温度为40℃，适宜浸泡时间为3天，最佳尿素浓度为20g·L~(-1)。 2.纤维素酶用于小麦秸秆预处理可增加小麦秸秆水解时的还原糖产量。随着纤维素酶添加量增加，小麦秸秆水解时的还原糖产量显著提高，增幅为96.4%～199.8%。 3.单接真菌或细菌与真菌混合接种处理小麦秸秆可以提高发酵液中还原糖含量和秸秆酶解产糖量。①利用细菌单独接种进行秸秆预处理不能增加发酵液中还原糖含量。②单接真菌A8进行秸秆预处理不能增加总糖产量，而单接真菌Z27预处理秸秆总糖产量比对照提高14.2%。③细菌与真菌混合接种预处理秸秆总糖产量高于单接真菌或细菌。细菌NH_0711、N_0H513、N_0H_0511及N_0H514和真菌A8混合接种处理秸秆总糖产量较单接真菌A8分别提高11.9%、28.3%、9.7%及5.9%。细菌NH_0711、N_0H513、N_0H_0511及N_0H514与真菌Z27混合接种处理的总糖产量较单接相应细菌分别提高16.8%、48.7%、61.6%及40.4%。 4.添加速效养分可提高秸秆酶解产糖量。以纯秸秆为原料进行固态发酵时，微生物的生长繁殖能力差，产纤维素酶少，导致秸秆固态发酵及发酵后酶解产生的还原糖较少。向灭菌秸秆固态发酵基质中添加可溶性淀粉和鸡粪均能改善发酵基质营养条件，促进纤维素酶产生菌生长繁殖，增加产酶量，提高秸秆酶解时的产糖量。 5.利用尿素溶液浸泡预处理小麦秸秆可以提高其沼气发酵中的沼气产量和甲烷产量。①常规条件下，尿素溶液浸泡秸秆处理沼气累计产量较清水对照增加6.8%；在接发酵剂进行固态发酵条件下，尿素浸泡秸秆后沼气累计产量较对照提高21.7%。②尿素溶液浸泡秸秆预处理甲烷产量大于对照。其中常规条件下尿素溶液浸泡秸秆预处理甲烷产量较对照高10.9%；固态发酵组尿素溶液浸泡秸秆预处理甲烷产量较对照提高25.0%。 【关键词】：秸秆预处理 秸秆糖化 沼气发酵
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-19
• 1.1 沼气发酵中秸秆预处理的意义10-11
• 1.2 秸秆纤维素的组成与结构11-12
• 1.2.1 秸秆中纤维素含量11
• 1.2.2 纤维素的结构11-12
• 1.3 秸秆纤维素的预处理12-17
• 1.3.1 物理处理方法13-14
• 1.3.2 化学处理方法14-16
• 1.3.3 生物处理方法16-17
• 1.4 秸秆预处理存在问题17
• 1.5 研究目的意义、内容及技术路线17-19
• 1.5.1 研究目的、意义17
• 1.5.2 研究内容17-18
• 1.5.3 技术路线18-19
• 第二章 化学预处理对小麦秸秆糖化效果的影响19-24
• 2.1 材料与方法19-21
• 2.1.1 材料19
• 2.1.2 方法19-21
• 2.2 结果与分析21-23
• 2.2.1 不同化学预处理对小麦秸秆糖化试验的影响21
• 2.2.2 尿素溶液浸泡对小麦秸秆糖化效果的影响21-23
• 2.3 结论与讨论23-24
• 第三章 纤维素酶预处理对小麦秸秆糖化效果的影响24-28
• 3.1 材料与方法24-25
• 3.1.1 材料24
• 3.1.2 方法24-25
• 3.2 结果与分析25-27
• 3.2.1 真菌纤维素酶活25
• 3.2.2 纤维素酶预处理秸秆糖化效果25-27
• 3.3 结论27-28
• 第四章 微生物接种预处理对小麦秸秆糖化效果的影响28-35
• 4.1 材料与方法28-30
• 4.1.1 材料28-29
• 4.1.2 方法29-30
• 4.2 结果与分析30-34
• 4.2.1 真菌抑菌性试验30-31
• 4.2.2 细菌预处理秸秆对酶解糖化的影响31-32
• 4.2.3 细菌、真菌混菌接种预处理过程中的产糖量32-33
• 4.2.4 细菌、真菌混合接种预处理小麦秸秆的酶解产糖量33-34
• 4.2.5 细菌、真菌混合接种预处理小麦秸秆的总糖产量34
• 4.3 结论与讨论34-35
• 第五章 固态发酵预处理对小麦秸秆糖化效果的影响35-41
• 5.1 材料与方法35-37
• 5.1.1 材料35
• 5.1.2 方法35-37
• 5.2 结果与分析37-39
• 5.2.1 秸秆固态发酵37-38
• 5.2.2 秸秆添加基质固态发酵38-39
• 5.3 结论39-41
• 第六章 尿素溶液浸泡及发酵剂接种预处理对沼气发酵的影响41-49
• 6.1 材料与方法41-43
• 6.1.1 试验材料41
• 6.1.2 方法41-43
• 6.2 结果与分析43-47
• 6.2.1 尿素溶液浸泡对小麦秸秆沼气发酵的影响43-44
• 6.2.2 发酵剂对小麦秸秆沼气发酵的影响44-46
• 6.2.3 沼液 pH 值变化46-47
• 6.3 结论与讨论47-49
• 第七章 结论与展望49-51
• 7.1 研究结论49
• 7.2 本研究的创新点49-50
• 7.3 本研究存在的问题与展望50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 作者简介55

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