秸稈類木質纖維原料產(chǎn)甲烷潛力及動力學分析

摘要：為進一步了解木質纖維素類物料內(nèi)部組成成分對其厭氧消化的影響,以及木質纖維素類物料在厭氧發(fā)酵過程中的產(chǎn)氣特性,從而為其在工程上的利用提供依據(jù),使大型沼氣工程發(fā)酵物料的評估和利用達到標準化、科學化和高效化。以玉米秸稈、水稻秸稈、苜蓿秸稈為研究對象,采用中溫批次厭氧發(fā)酵工藝,接種物與底物揮發(fā)性固體(VS)比為2∶1,發(fā)酵溫度(37±0.1)℃且固體濃度為10%,研究各木質纖維原料厭氧生物轉化甲烷的潛力(BMP),并利用修正Gompertz模型對原料累積產(chǎn)甲烷過程進行動力學分析。結果表明:玉米秸稈、水稻秸稈、苜蓿秸稈各原料發(fā)酵底物總固體(TS)濃度為10%時的單位質量揮發(fā)性固體(VS)生物甲烷產(chǎn)量分別為266.86,225.19,286.24mL·g^-1,占各自理論生物甲烷潛力(TMP)的83.8%、66.4%、90.8%,BMP1%時的反應時間分別為28,32,26d。不同秸稈的產(chǎn)甲烷潛力與原料組分中木質素和無定形全纖維素的含量有較大關系。采用修正Gompertz方程對累積產(chǎn)甲烷曲線擬合,能較好模擬玉米秸稈、水稻秸稈、苜蓿秸稈的累積產(chǎn)甲烷變化過程,擬合方程的R2分別為0.998,0.984,0.990;動力學常數(shù)K和延滯期時間λ分別為0.122,0.101,0.065d^-1和0.35,0.57,0.48d,為木質纖維原料的產(chǎn)甲烷潛力評估預測及實際沼氣生產(chǎn)中原料的選擇提供依據(jù)。