pH值调控对秸秆两阶段厌氧发酵产沼气的影响

• 作者: 叶小梅 常志州 曹杰 杜静 陈广银
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 农业秸秆 两阶段厌氧发酵 pH值 产气量 水解液
• 年，卷（期）: 2015,（2）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 336-342
• 页数: 7页
• 分类号: X705
• 字数: 7088字
• 语种: 中文

摘要

两阶段厌氧发酵产沼气是秸秆沼气化利用的重要方式之一。秸秆厌氧发酵过程包括水解产酸和产甲烷两个阶段，水解产酸是秸秆沼气化的限速步骤，也是目前的研究重点。pH值是影响物料水解产酸的重要因素，目前的研究多集中于酸性环境对物料水解产酸的影响，碱性环境对物料水解产酸的影响还未见研究报道。在实验室条件下，每天调节水解产酸反应器发酵液pH值至8.0（T1）、9.5（T2）和11.0（T3），CK在实验过程中不调节水解产酸反应器发酵液pH值，水解产酸反应器排出的水解酸化液直接用蠕动泵泵入产甲烷反应器内产甲烷，分析了发酵过程中水解产酸反应器日产气量、甲烷含量、水解酸化液 pH 值、COD 浓度以及产甲烷反应器产气特性的变化。结果表明：在不调节水解产酸反应器水解酸化液pH值条件下，秸秆两阶段厌氧发酵可以正常进行，秸秆干物质（TS）产气量为281.28 mL·g-1，平均甲烷含量为47.36%；T1水解产酸反应器内水解酸化液pH值稳定在7左右，系统累积产气量、总产甲烷量和平均甲烷含量分别较CK大幅增加了24.51%、29.39%和2.5个百分点；T2和T3水解产酸反应器产气明显受到抑制，水解酸化液后续产甲烷亦受到明显抑制，产甲烷反应器累积产气量分别仅为CK的89.97%和17.48%，总产气量仅为T1的67.67%和10.20%；维持水解产酸反应器至碱性条件促进了秸秆中半纤维素的溶出和木质素的破坏，但不利于纤维素的溶出，TS损失率的结果与产气的结果一致。综合以上结果，调节水解产酸反应器水解酸化液pH值至8.0对提高秸秆两阶段厌氧发酵产沼气有明显的促进作用。