秸稈沼氣預(yù)處理技術(shù)的研究及應(yīng)用前景

張自群

摘要：我國的種植業(yè)十分發(fā)達，農(nóng)作物的秸稈資源非常豐富，種類繁多，但是對秸稈的利用率十分低下，發(fā)展秸稈沼氣是可以提高秸稈的利用率的一種方式，但是在秸稈沼氣生產(chǎn)中仍存在很多技術(shù)問題。目前對秸稈沼氣進行預(yù)處理是提高沼氣的生產(chǎn)力的有效方式。以及在我國沼氣工程中的應(yīng)用情況，對我國秸稈沼氣處理情況做出總結(jié)，對未來發(fā)展確定了方向。

關(guān)鍵詞：秸稈曰沼氣曰預(yù)處理曰厭氧發(fā)酵

文章編號：1004-7026（2015）04-0035-01中國圖書分類號：S216.4文獻標(biāo)志碼：A

我國當(dāng)前的沼氣的原料主要是糞便，但是糞便的獲取方式只有在養(yǎng)殖場中，生產(chǎn)原料限制比較大。伴隨著我國沼氣工程的迅速發(fā)展，導(dǎo)致沼氣生產(chǎn)原料的不足，而我國的農(nóng)作物秸稈資源異常豐富，大量的秸稈沒有得到合理的處理和利用，秸稈沼氣的發(fā)展可以解決農(nóng)作物秸稈的處理問題和沼氣發(fā)展中原料不足的問題，實現(xiàn)秸稈沼氣是當(dāng)前秸稈生物氣化預(yù)處理的發(fā)展趨勢。

1秸稈沼氣預(yù)處理研究進展

1.1物理粉碎預(yù)處理

物理處理方法主要是加壓、加熱、機械粉碎和超聲波預(yù)處理等方式。常見的機械粉碎方式有切碎、碾壓碎、揉搓碎等。將農(nóng)作物秸稈變成較為短小的碎塊可以有效的破壞植物的細胞壁結(jié)構(gòu)，并且增大秸稈與酶和菌類與有機物的接觸面積，使其容易發(fā)酵分解。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)粉碎后稻草的沼氣生產(chǎn)率比未經(jīng)處理的稻草的沼氣生產(chǎn)率提高了17%。同樣也發(fā)現(xiàn)對農(nóng)作物秸稈進行粉碎后生產(chǎn)率比未經(jīng)處理的農(nóng)作物秸稈增加了20%。

1.2粉碎預(yù)處理和化學(xué)預(yù)處理的結(jié)合

在實際中粉碎預(yù)處理的效果十分有限，所以粉碎預(yù)處理經(jīng)常和化學(xué)預(yù)處理結(jié)合使用，來提高整體預(yù)處理的效率。將粉碎后的秸稈用稀堿溶液進行預(yù)處理使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，用來打開半纖維素的脂鍵，使其中的部分木質(zhì)素溶解，以增加生物發(fā)酵性能。研究表明經(jīng)NaOH化學(xué)處理的玉米秸稈沼氣的生成率得到大幅度提高。

1.3粉碎預(yù)處理和生物法的結(jié)合

生物法預(yù)處理使通過好氧微生物群對秸稈中的木質(zhì)素進行分解，使秸稈得到更容易與厭氧發(fā)酵菌的利用和分解的處理方法，生物處理方法的成本低、易于操作、零污染，已經(jīng)成為當(dāng)前形勢中秸稈沼氣的預(yù)處理的主要研究方向。在研究中真菌白腐菌對降解木質(zhì)素的效率高，白腐菌是一種絲狀菌類，能使木質(zhì)發(fā)生白色腐敗，擁有特別的生物分解機制，能真正實現(xiàn)對細胞壁的降解和對脂鍵的切斷，提高對秸稈干物質(zhì)的利用率。

2我國秸稈預(yù)處理的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2.1機械粉碎秸稈沼氣預(yù)處理的應(yīng)用現(xiàn)狀

因為機械粉碎秸稈沼氣預(yù)處理比較直接簡單，機械粉碎預(yù)處理是現(xiàn)秸稈沼氣預(yù)處理工程中使用最為廣泛的預(yù)處理方式。在資金和工藝選擇的影響下粉碎的小有幾厘米大到幾十厘米不等，也有單獨粉碎發(fā)酵和為其他預(yù)處理進行粉碎處理。

2.2化學(xué)稀堿法預(yù)處理的應(yīng)用現(xiàn)狀

稀堿法預(yù)處理法的使用量少，成本相對較低，可以明顯的提高秸稈沼氣的生產(chǎn)率，對環(huán)境的污染程度較低，所以在當(dāng)前形勢下使用較為廣泛。經(jīng)從2001年開始實踐發(fā)展，通過實踐方式證明了稀堿法預(yù)處理方式的可行處，能夠明顯提高生產(chǎn)率。

2.3生物復(fù)合預(yù)處理的應(yīng)用現(xiàn)狀

在不添加其他生物菌制劑的條件下，將農(nóng)作物秸稈和動物糞便進行混合沼氣發(fā)酵，這種方式的處理周期時間過長，目前正在建設(shè)沼氣集中供氣工程，并預(yù)計使用生物復(fù)合預(yù)處理方法。

2.4青貯法預(yù)處理應(yīng)用現(xiàn)狀

青貯法一般用與秸稈在厭氧發(fā)酵處理的過程中，在解決秸稈保存和分解的問題，又可以使秸稈進行厭氧發(fā)酵，再者青貯法技術(shù)簡單易懂可以大規(guī)模推行，有具有成本低的特點，因此在我國大部分地區(qū)得以廣泛運用。

2.5物理粉碎、化學(xué)、生物法結(jié)合

先將秸稈進行物理粉碎，添加稀堿溶液進行化學(xué)處理，再用生物復(fù)合菌進行處理，用來提高厭氧反應(yīng)速率，進而增加生產(chǎn)量。同時好氧菌發(fā)酵釋放大量熱能使反應(yīng)溫度保持穩(wěn)定，還可以降低冬季的耗能。

2.6物理粉碎、碳氮調(diào)節(jié)、生物法結(jié)合

使用物理方法將秸稈進行粉碎，然后調(diào)節(jié)碳氮比值起到維持營養(yǎng)調(diào)節(jié)平衡，并且與動物糞便混合后再添加復(fù)合生物菌和厭氧發(fā)酵處理，可以加大秸稈的產(chǎn)氣量。將反應(yīng)剩余的殘留物進行分離，液體作為下次秸稈發(fā)酵的反應(yīng)物，固體中含有豐富的營養(yǎng)和有機物質(zhì)可以作為肥料，全面的利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。

（作者單位：河南省淅川縣農(nóng)業(yè)局）

參考文獻

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