秸稈預(yù)處理技術(shù)探討及試驗(yàn)研究

常燕青， 宮亞斌， 譚 婧， 何 煉

(1.維爾利環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 常州 213125； 2.杭州能源環(huán)境工程有限公司， 浙江 杭州 310020； 3.江蘇省固體廢棄物處理環(huán)保裝備工程技術(shù)研究中心， 江蘇 常州 213126 )

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年的糧食總產(chǎn)量位居世界第一位，與此同時(shí)產(chǎn)生了大量的農(nóng)作物秸稈[1]。2017年，我國(guó)農(nóng)作物秸稈可收集資源量為8.27億噸，其中，玉米、水稻、小麥三大糧食作物秸稈資源量分別為37.2，19.1，14.7億噸，合計(jì)占全國(guó)秸稈資源總量的84.8%，是中國(guó)農(nóng)作物秸稈的主要來(lái)源[2]。

近年來(lái)中國(guó)約有50%的農(nóng)作物秸稈簡(jiǎn)單地通過(guò)露天焚燒處理，而焚燒產(chǎn)生的物質(zhì)例如CO2，CO，氮氧化物和苯等會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染[3]。 2014年9.4×107噸農(nóng)用秸稈燃燒釋放了9.1×106噸的CO和1.1×108噸的CO2,導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染嚴(yán)重[4-5]?；诮?jīng)濟(jì)、環(huán)境效益和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿?lái)看，相比于簡(jiǎn)單地秸稈壓塊后作為燃料使用、秸稈還田以及進(jìn)行熱解、氣化和液化等熱化學(xué)方法相比，厭氧發(fā)酵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)秸桿資源化利用的一種有效途徑，其優(yōu)勢(shì)主要為反應(yīng)條件相對(duì)溫和、成本低和二次污染物產(chǎn)生少等[6]。但秸稈的主要成分為難降解的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，阻礙微生物對(duì)秸稈內(nèi)部纖維素的消化分解，導(dǎo)致厭氧消化時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)氣效率低，成為在大規(guī)模工程應(yīng)用的主要限制因素[7]。因此，秸稈的預(yù)處理對(duì)于改善整體工藝性能至關(guān)重要。預(yù)處理能夠使原料的多孔性增加、纖維素結(jié)晶度降低，并且使原料中的木質(zhì)素和半纖維素含量降低，提高秸稈的可生化性，同時(shí)還需使可降解物質(zhì)的損失最小化，減少微生物抑制劑的形成，并降低能耗[8]。本文主要針對(duì)秸稈各類(lèi)預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行探討分析并進(jìn)行生物預(yù)處理技術(shù)試驗(yàn)研究。

1 秸稈預(yù)處理研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外秸稈發(fā)酵預(yù)處理技術(shù)主要有物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)、物理化學(xué)技術(shù)和化學(xué)生物聯(lián)合處理技術(shù)等[7]

1.1 物理預(yù)處理

物理方法包括有機(jī)械破碎、高溫水熱、微波和超聲等。其中機(jī)械粉碎是通過(guò)各種機(jī)械剪切力將秸稈原料變成小切片或細(xì)小的顆粒[9]，這過(guò)程不僅可以降低木質(zhì)纖維素的結(jié)晶度并破壞秸稈表面的蠟質(zhì)層，而且增加了厭氧微生物與基質(zhì)的接觸面積，是工程中常見(jiàn)的預(yù)處理方法。熊霞[10]將水稻、小麥和玉米秸稈原料均分別粉碎為5 cm，2 cm和過(guò)篩10目3個(gè)粒度后，在有效容積為22 L的有機(jī)玻璃發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行中溫批式沼氣發(fā)酵實(shí)驗(yàn)(發(fā)酵溫度35℃±1℃，TS濃度4.2%，周期60 d)；試驗(yàn)結(jié)果表明，3種秸稈研磨粒度越小，產(chǎn)氣效果越好，過(guò)篩10目均獲得了最高的產(chǎn)氣率。

高溫水熱是指將秸稈跟水按照一定的比例，置于密封反應(yīng)器中在高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)高溫產(chǎn)生的壓力將水保持在液態(tài)，高壓水穿透進(jìn)入秸稈細(xì)胞中，從而破壞秸稈的結(jié)構(gòu)。樊世漾[11]針對(duì)玉米秸稈進(jìn)行高溫水熱預(yù)處理研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水熱溫度為160℃時(shí)，玉米秸稈中半纖維素的含量從34.87%降至22.53%，酶解產(chǎn)糖量達(dá)到最高，為未經(jīng)水熱預(yù)處理玉米秸稈酶解產(chǎn)糖的2.43倍，產(chǎn)氣效果也相應(yīng)達(dá)到最高。尚高原[12]針對(duì)小麥秸稈進(jìn)行熱預(yù)處理研究也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象，通過(guò)水熱預(yù)處理，小麥秸稈的表面出現(xiàn)裂痕、孔洞，其致密骨架結(jié)構(gòu)收到破壞；當(dāng)水熱溫度在150℃～225℃之間不斷升高時(shí)，半纖維素的降解率為27.69%～99.07%，纖維素的最大降解率達(dá)到80.24%，同時(shí)產(chǎn)生以乙酸為主的多種有機(jī)酸和還原糖，而對(duì)產(chǎn)甲烷特性研究發(fā)現(xiàn)水熱預(yù)處理大大縮短了小麥秸稈的厭氧消化周期并提高了產(chǎn)氣率[12]。

另外微波、超聲波等也逐漸從污泥處理引用至秸稈預(yù)處理中[13]。微波輻射可以中斷纖維素分子之間的氫鍵，同時(shí)改善其反應(yīng)性，馮磊[14]等以秸稈為研究對(duì)象比較不同微波強(qiáng)度預(yù)處理作用下秸稈厭氧消化產(chǎn)氣特性的影響，微波預(yù)處理對(duì)秸稈厭氧消化產(chǎn)生了明顯效果；超聲預(yù)處理通過(guò)微噴作用加速秸稈中難溶物質(zhì)的分解和溶解，從而增加秸稈的可生物降解能力。雖然物理預(yù)處理能顯著地改善秸稈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而提高其生物可降解性，但由于使用時(shí)能耗高、運(yùn)行成本高等[15]，在實(shí)際工程應(yīng)用中局限性大。

1.2 化學(xué)預(yù)處理

化學(xué)預(yù)處理夠破壞纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間的結(jié)晶性，可增加天然纖維素溶解，從而顯著提高秸稈的生物降解性，酸、堿、有機(jī)溶劑和離子液體等均已得到廣泛研究應(yīng)用[16，20，25]。

1.2.1 酸預(yù)處理

酸預(yù)處理已普遍用于改善秸稈的生物降解性，提高反應(yīng)速率。王欣[16]等針對(duì)水稻秸稈采用磷酸預(yù)處理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)6%濃度磷酸處理的組別其累積產(chǎn)氣量達(dá)到最大，相較于未處理組增加了將近4倍。雖然無(wú)機(jī)酸投加效果顯著，但其也存在難去除、抑制物累積等問(wèn)題，Rui Zhao[17]等采用有機(jī)酸也獲得較為理想的效果。由于酸投加量及濃度對(duì)處理效果影響線束，因此也有人考慮高溫或高壓等條件，Tian[18]等人在190℃的高溫下使用1.1%的硫酸進(jìn)行預(yù)處理使90%的半纖維素被水解。

1.2.2 堿預(yù)處理

堿預(yù)處理是秸稈預(yù)處理另一種常見(jiàn)的化學(xué)方法，可實(shí)現(xiàn)脫木質(zhì)素，增加孔隙率和表面積，使木質(zhì)纖維素的聚合度和結(jié)晶度降低，破壞木質(zhì)素結(jié)構(gòu)以及使木質(zhì)素與其他聚合物之間的連接斷裂，從而使后續(xù)的生物過(guò)程更易進(jìn)行[19]，黑昆侖[20]等將0.4%的NaOH堿溶液對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)半纖維素含量較原樣明顯下降。Mcintosh S[21]等添加2%的NaOH可以使高粱秸稈的糖釋放效率比未經(jīng)預(yù)處理的提高5.6倍，但堿處理對(duì)秸稈厭氧發(fā)酵的影響也與堿液濃度、類(lèi)別以及堿液預(yù)處理時(shí)間等參數(shù)密切相關(guān)[22～24]。雖然堿預(yù)處理效果較為明顯，操作簡(jiǎn)單，且可一定程度上提高后續(xù)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣率，但與酸處理類(lèi)似，使用堿液也同樣存在后續(xù)污染難以去除的問(wèn)題，例如使用NaOH進(jìn)行堿預(yù)處理，高濃度的Na+不但會(huì)抑制厭氧發(fā)酵的進(jìn)行，在后續(xù)沼液使用處理過(guò)程中，會(huì)增加水處理的難度以及限制沼液的再次利用[25]。

1.2.3 其他

由于酸或堿預(yù)處理在后續(xù)生物階段均可能存在抑制，離子液體逐漸走進(jìn)人們視線；離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)或無(wú)機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫或接近室溫下熔融的鹽[25]，具有低毒性、低熱穩(wěn)定性、低揮發(fā)性和反應(yīng)速率快，易回收等優(yōu)點(diǎn)[26]。秸稈用于厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的預(yù)處理中較常使用的離子液體是N-甲基嗎啉-N-氧化物-水合物(NMMO)，Akhand[27]等人在90℃下用85%NMMO處理小麥秸稈7小時(shí)后發(fā)現(xiàn)最高甲烷產(chǎn)量為470 L·kg-1VS(比未處理秸稈高47%)，秸稈的結(jié)晶度降低和孔隙率均有增加。離子液體預(yù)處理是一種相對(duì)較新的技術(shù)，處理效果好，但在使用時(shí)仍存在許多挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步研究以便在工程應(yīng)用時(shí)盡可能地避免劣勢(shì)，達(dá)到最大的效率[25, 28]。

1.3 生物預(yù)處理

與物理和化學(xué)預(yù)處理方法相比，生物預(yù)處理通常不需要添加化學(xué)物質(zhì)，并且反應(yīng)條件較為溫和，幾乎不會(huì)產(chǎn)生對(duì)后續(xù)厭氧消化具有抑制作用的物質(zhì)，是一種生物安全、環(huán)境友好的秸稈預(yù)處理方式，主要包括添加微生物或者酶制劑。

1.3.1 微生物預(yù)處理

微生物預(yù)處理方法主要是在厭氧發(fā)酵前使用一種或多種微生物協(xié)同處理秸稈。真菌處理常被用作木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的微生物預(yù)處理[29]。真菌的主要功能為降解纖維素和木質(zhì)素，主要分解纖維素是褐腐真菌[30]，白腐菌主要作用于木質(zhì)素，并在一定程度上分解纖維素聚合物。真菌的正常生長(zhǎng)代謝是在微生物預(yù)處理過(guò)程中有效使用真菌的關(guān)鍵因素，而影響其生長(zhǎng)代謝的主要因素有水分、pH值和氧濃度等[31]，李硯飛[32]等人使用白腐菌和木霉菌混合菌種對(duì)玉米秸稈進(jìn)行預(yù)處理，其產(chǎn)氣量比未經(jīng)預(yù)處理秸稈的產(chǎn)氣量提高11.95%,產(chǎn)氣時(shí)間提前6 d,產(chǎn)氣高峰期提前16 d。除真菌外，一些好氧微生物同樣能具有降解木質(zhì)纖維素的潛力，且其生長(zhǎng)速度明顯快于真菌，反應(yīng)速率也相應(yīng)增加，Shah[33]等使用芽孢桿菌對(duì)水稻秸稈進(jìn)行預(yù)處理，顯著降低了木質(zhì)素含量，并且在中溫發(fā)酵50 d后，其甲烷產(chǎn)量相較于未處理秸稈組別增加了76%。盡管微生物預(yù)處理所需的能量較少，且極少會(huì)對(duì)后續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生抑制物，然而，該方法仍存在缺點(diǎn)，主要是需要培育較長(zhǎng)的時(shí)間以產(chǎn)生足夠的微生物來(lái)進(jìn)行預(yù)處理，而微生物同樣會(huì)利用一些營(yíng)養(yǎng)物用于生長(zhǎng)代謝，造成物料的部分損失。

1.3.2 酶預(yù)處理

在秸稈發(fā)酵前外加酶進(jìn)行預(yù)處理，可以加速厭氧條件下木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的降解[34]。酶預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間短且糖的損失最小，酶預(yù)處理的效率主要取決于酶的活性、使用酶的量、處理時(shí)間、其對(duì)底物的特異性、外部條件(溫度、pH值)等[35]。沈飛[36]等對(duì)稻草和豬糞的混合物使用纖維素降解負(fù)荷酶于55℃預(yù)處理30 h，總甲烷產(chǎn)量較未經(jīng)生物預(yù)處理的組別提高了38%。類(lèi)似的，在玉米秸稈的預(yù)處理研究中，纖維素酶提高了底物的水解速率，并將沼氣產(chǎn)量提高了36.9%[37]。Kogo[38]等人報(bào)道了一種由里氏木霉菌和腐質(zhì)霉菌以水稻秸稈作為碳源而產(chǎn)生的高效水解酶，發(fā)現(xiàn)該酶無(wú)需任何分離和純化就可以直接用于稻草秸稈的預(yù)處理過(guò)程，其糖化率高達(dá)79.8%，有利于后續(xù)厭氧發(fā)酵階段的進(jìn)行。在今后研究中著重于以廢木質(zhì)纖維素生物質(zhì)為原料的自制高活性酶，取代秸稈預(yù)處理中目前已有的價(jià)格較為昂貴的酶，是酶預(yù)處理得以推廣使用的主要措施之一。

2 試驗(yàn)研究

鑒于物化預(yù)處理成本較高，且對(duì)后續(xù)沼渣沼液作為肥料有不利影響，本試驗(yàn)重點(diǎn)探討生物預(yù)處理對(duì)秸稈物料特性及產(chǎn)氣效率的影響。試驗(yàn)分別采用沼液浸泡和添加纖維素酶的預(yù)處理方案，以玉米秸稈為原料，考察秸稈經(jīng)過(guò)不同預(yù)處理后物料性質(zhì)的變化以及對(duì)后續(xù)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的影響。

2.1 沼液浸泡預(yù)處理試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)選用的干玉米秸稈和沼液性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 物料基本性質(zhì)

分別稱取4 kg玉米秸稈和80 kg沼液，將其混合均勻，并將TS調(diào)節(jié)在4.5%～5%范圍內(nèi)。使用溶氣泵(50 L·h-1)向反應(yīng)器內(nèi)曝氣，每天曝氣2次，每次持續(xù)30 min，每天定時(shí)取浸泡水解后的樣品，將其用1 mm孔徑的濾網(wǎng)過(guò)濾后，取濾液進(jìn)行分析測(cè)定不同浸泡水解時(shí)間下pH值，COD，VFA(揮發(fā)性脂肪酸)，總堿度等指標(biāo)，分析經(jīng)沼液浸泡預(yù)處理后，玉米秸稈特性的變化。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)測(cè)得不同浸泡水解時(shí)間下pH值，COD，VFA,總堿度數(shù)據(jù)曲線如圖1～圖4所示：

圖1 預(yù)處理后秸稈物料pH值變化

圖2 預(yù)處理后秸稈物料COD變化

圖3 預(yù)處理后秸稈物料VFA變化

圖4 預(yù)處理后秸稈物料總堿度變化

水解液COD在預(yù)處理過(guò)程中變化幅度較大，秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素不斷被微生物降解，而微生物又持續(xù)利用產(chǎn)生的COD進(jìn)行代謝活動(dòng)，從而使這一階段的COD濃度呈現(xiàn)波浪往復(fù)的變化。但從總體趨勢(shì)來(lái)看，相較于初始COD濃度僅有21250 mg·L-1，在反應(yīng)過(guò)程中，最高濃度上升至32640 mg·L-1，增加了53.6%，可見(jiàn)沼液浸泡后秸稈的水解強(qiáng)度顯著增加，有利于后續(xù)進(jìn)行生物發(fā)酵反應(yīng)。

2.2 添加纖維素酶預(yù)處理試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用玉米秸稈為廣西某混合原料厭氧處理工程項(xiàng)目提供的試制樣品，其TS為32.7%，VS為29.7%。秸稈樣品經(jīng)粉碎制漿處理后分別向各組投加某纖維素生產(chǎn)企業(yè)的中性纖維素酶產(chǎn)品NB999,UTA-977Z和UTA-989，見(jiàn)表2。將各處理后的樣品充分混合后置于38℃水浴中水解酸化24 h，取水解液測(cè)定VFA含量，各處理結(jié)束后的秸稈全樣進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)。

表2 不同中性纖維素酶制劑處理組

厭氧發(fā)酵所用菌種取自本公司實(shí)驗(yàn)室持續(xù)發(fā)酵的厭氧污泥，將各處理后的秸稈物料轉(zhuǎn)移至1000 mL(有效容積800 mL)厭氧瓶中，加入按F/M=0.5補(bǔ)充厭氧污泥，裝瓶完成后利用硅膠管與集氣瓶、集水瓶進(jìn)行連接并采用石蠟對(duì)瓶口進(jìn)行密封，厭氧瓶?jī)?nèi)充裝氮?dú)?，采用排飽和食鹽水法進(jìn)行沼氣收集計(jì)量(見(jiàn)圖5)。將反應(yīng)器置于38℃±0.5℃的水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)(DK-S28型電熱恒溫水浴鍋)，實(shí)驗(yàn)均設(shè)置2組平行。

圖5 發(fā)酵試驗(yàn)裝置

2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2.2.1 不同預(yù)處理后水解液VFA濃度變化

從圖6可以看出，處理3和處理4分別采用纖維素酶UTA997Z和UTA989處理后的水解液中VFA濃度分別達(dá)到了3478 mg·L-1和3536 mg·L-1，較對(duì)照組CK樣品的VFA濃度3160 mg·L-1增加10%以上，而處理1和處理2采用纖維素酶NB999預(yù)處理后的秸稈樣品產(chǎn)生的VFA濃度遠(yuǎn)低于對(duì)照組CK產(chǎn)生的VFA濃度，且處理2與處理1相比在提高酶制劑投加量的情況下亦無(wú)顯著差異，另外處理2與處理4相比，在總的酶活濃度投加相差不大的情況下，處理2的效果遠(yuǎn)低于處理4水解液VFA濃度。

圖6 秸稈預(yù)處理后VFA濃度

從以上分析結(jié)果來(lái)看，UTA系列的中性纖維素酶處理能有效促進(jìn)秸稈水解，將纖維素、半纖維素等有機(jī)大分子物質(zhì)在微生物作用下水解溶出，變?yōu)槠咸烟呛推渌》肿游镔|(zhì)，并發(fā)酵細(xì)菌作用產(chǎn)生VFA；而NB系列中性纖維素酶不僅未能達(dá)到促進(jìn)秸稈水解的作用，反而產(chǎn)生了不利的影響。雖然UTA系列和NB系列均為中性纖維素酶，但其作用結(jié)果截然相反，需與后端厭氧發(fā)酵階段作用結(jié)果綜合探討分析。

2.2.2.2 不同預(yù)處理后產(chǎn)氣特性

從圖7可以看出，處理3和處理4的秸稈樣品進(jìn)行厭氧發(fā)酵迅速地進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵的產(chǎn)氣高峰期，均在第4天達(dá)到日產(chǎn)氣量的最高值，為1100 mL·d-1；而在后續(xù)發(fā)酵過(guò)程中日產(chǎn)氣量則快速回落。纖維素酶UTA-977Z和UTA-989在預(yù)處理階段使秸稈難降解物質(zhì)得到有效的降解，因而能迅速地被產(chǎn)甲烷菌利用，使產(chǎn)氣量上升；處理2在厭氧發(fā)酵前期沒(méi)有展現(xiàn)出明顯地產(chǎn)氣優(yōu)勢(shì)，但在后期發(fā)酵過(guò)程中日產(chǎn)氣量明顯高于其他組別，這主要是因?yàn)?4 h的預(yù)處理時(shí)間對(duì)于生物預(yù)處理過(guò)程來(lái)說(shuō)過(guò)于短暫，尚未反應(yīng)完全就進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵階段，因此在此階段酶仍持續(xù)的分解纖維素產(chǎn)生易降解物質(zhì)，而易降解物質(zhì)的累積使體系的負(fù)荷增加，產(chǎn)氣高峰期隨之向后移動(dòng)[37,40]。在第7天時(shí)，經(jīng)處理2日產(chǎn)氣量達(dá)到最高值755 mL·d-1，在第12天達(dá)到第2次產(chǎn)氣高峰，且明顯高于其他預(yù)處理組別，即添加5%纖維素酶NB999可以取得較好的處理效果，使青玉米秸稈的產(chǎn)氣量明顯增高。而處理1與CK組產(chǎn)氣趨勢(shì)基本一致，與處理2相比總則明顯偏低。

圖7 預(yù)處理后秸稈厭氧發(fā)酵日產(chǎn)氣量

圖8是不同預(yù)處理后的累積產(chǎn)氣量變化趨勢(shì)，相較于對(duì)照組CK，各處理組累積產(chǎn)氣量均有不同程度的增加。其中，處理2的累積產(chǎn)氣量達(dá)到了6630 mL，較CK累積產(chǎn)氣量增加了21.5%；而處理1累積產(chǎn)氣量?jī)H5630 mL，較對(duì)照組CK增加了僅3.21%，因此在一定范圍內(nèi)增加纖維素酶的濃度，可以增加預(yù)處理過(guò)程中降解纖維素的能力，從而能夠更充分的對(duì)秸稈的木質(zhì)纖維素致密結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，并將其轉(zhuǎn)化為有利于厭氧微生物利用的小分子物質(zhì)，促進(jìn)產(chǎn)氣量的增加。云麗[41]等發(fā)現(xiàn)纖維素酶濃度從2.5%上升至5%時(shí)，產(chǎn)氣量增加了17.5%，而從7.5%上升至10%時(shí)，產(chǎn)氣量增加了82.8%。因此，酶濃度是對(duì)影響秸稈預(yù)處理的關(guān)鍵性因素。另外，處理3和處理4累積產(chǎn)氣量分別達(dá)到了5895 mL和6010 mL，較對(duì)照組CK產(chǎn)氣量的增加8.07%和10.17%，同時(shí)處理3和處理4產(chǎn)氣速率明顯高于其他組，產(chǎn)氣周期可縮短3～5 d時(shí)間。

圖8 預(yù)處理后秸稈厭氧發(fā)酵累積產(chǎn)氣量

綜上所述，雖然不同系列酶制劑在水解酸化階段和厭氧發(fā)酵階段，作用結(jié)果有所不同，但均能有效提升秸稈產(chǎn)沼性能。酶制劑的投加濃度是關(guān)鍵影響因子，但也與經(jīng)濟(jì)成本息息相關(guān)，實(shí)際工程應(yīng)用中因充分考慮。UTA系列酶制劑可以在水解酸化段高效作用，縮短厭氧段發(fā)酵停留時(shí)間；NB系列酶制劑需要較長(zhǎng)的作用時(shí)間，并能大幅利用秸稈中纖維素，提升發(fā)酵產(chǎn)氣潛能。

3 結(jié)論

(1)采用沼液浸泡處理干玉米玉米秸稈，能有效促進(jìn)玉米秸稈的水解作用，其中水解液VFA增加、COD增加53.6%，pH值及堿度下降明顯，有利于后續(xù)厭氧發(fā)酵段的進(jìn)行；

(2)利用UTA系列中性纖維素酶制劑處理秸稈，可以有效促進(jìn)秸稈水解過(guò)程的進(jìn)行，揮發(fā)酸較對(duì)照組增加10%以上，且能縮短厭氧發(fā)酵時(shí)間3 d；

(3)利用NB系列中性纖維素酶制劑處理秸稈，酶制劑的添加量對(duì)厭氧產(chǎn)氣影響較大，5%添加量時(shí)，產(chǎn)氣較對(duì)照組提高21.5%。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

厭氧消化作為有機(jī)廢棄物資源化、無(wú)害化、減量化處理的重要手段，運(yùn)行成本低廉，且能實(shí)現(xiàn)可再生能源回收利用，被廣泛研究并應(yīng)用于當(dāng)前的能源環(huán)保行業(yè)。但不同原料的發(fā)酵效率高低，從本質(zhì)上取決于原料性狀及采用的處理工藝。秸稈廢棄物由于其特有的性質(zhì)，通常需要采用預(yù)處理以提高秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼效率。本文對(duì)比多種預(yù)處理技術(shù)后發(fā)現(xiàn)，各類(lèi)秸稈預(yù)處理技術(shù)均存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在實(shí)際工程應(yīng)用中需針對(duì)不同的原料種類(lèi)比較不同預(yù)處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選取其最合適的預(yù)處理方法，提升秸稈利用率與發(fā)酵產(chǎn)沼效率，減少有機(jī)物損失及避免厭氧抑制物的摻入。同時(shí)應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保安全性，確保工藝的低成本、能耗低與環(huán)境友好，避免對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。