论文总字数：16317字

摘 要

一方面世界能源短缺和环境污染加重，另一方面我国实际的发展与建设需求，迫使我们必须改良玉米秸秆发酵工艺以提高发酵效率，而选择一种玉米秸秆沼气发酵外源添加物，对现阶段玉米秸秆厌氧发酵体系存在的问题进行有效改善。

本文在广泛收集总结国内外前人在厌氧发酵产沼气的研究秸秆厌氧发酵的基础上做出合理假设，设计出通过添加氨纶这种合成高分子纤维织物以期待提高玉米秸秆厌氧发酵的沼气产量。实验结果表明加入氨纶后能够有效地促进发酵产气，固定化比未固定化氨纶增重率提高了41.2%，同时在产气方面氨纶固定化比未固定化使得玉米秸秆发酵体系提高了26.5%的沼气总产气量和47.8%的甲烷总产气量。同时发现加入固定化氨纶会使得沼气产气高峰和产甲烷时间提前。最终得到比表面积对厌氧发酵沼气产量、甲烷产量以及发酵体系中各物质去除率的影响，即比表面积越大，沼气产量、甲烷产量和发酵体系各物质去除率越大。

关键词:玉米秸秆，厌氧发酵，比表面积，沼气，氨纶

Effect of spandex immobilization on anaerobic fermentation of corn stalk

Abstract

With increasing energy shortage and environmental pollution problems occur in the world, and then combined with China's actual development and construction needs, choose a more realistic demand biogas corn stalk exogenous additives, in order to achieve this stage of corn stover tired oxygen fermentation system and the problems effectively improved.

This paper will combine theory and practice, at home and abroad extensive collection of summary predecessors made a bold assumption in the study of anaerobic fermentation biogas, this design by adding a synthetic polymer spandex fiber fabric is expected to improve corn stalks tired oxygen fermentation biogas production, while spandex is fixed or variable for the experimental program. Upon completion of the fermentation process, the corresponding parameters were determined. The results show that after adding the polyester can effectively promote gas production, while the case of the spandex immobilized, were analyzed to obtain an immobilized spandex ratio is not fixed rate of weight gain of 41.2%, while the gas in terms of polyethylene ester immobilized so than the non-immobilized corn stover fermentation system and improving 26.5% of the total methane gas production and 47.8% of the total methane gas production. At the same time found that the addition of immobilized spandex will make methane gas and methane peak ahead of time. Ultimately be a huge influence over the size of the surface area of ​​biogas production by anaerobic fermentation, fermentation and methane production system for each material removal, that the larger the surface area, the biogas yield, the greater the methane production of each substance removal and fermentation system.
Key words: Corn stalks, anaerobic fermentation, specific surface area, biogas

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1能源发展与环境问题 1

1.2 玉米秸秆发酵现状与原理 1

1.2.1 秸秆问题现状 1

1.2.2 玉米秸秆发酵原理 2

1.3 玉米秸秆沼气发酵外援添加物情况 3

1.3.1 微生物和酶添加物 3

1.3.2 营养物质添加物 3

1.3.3 吸附剂添加物 4

1.4本课题研究目的，意义及内容 5

1.4.1本课题研究目的及意义 5

1.4.2本课题研究的主要内容 5

第二章 实验材料与方法 6

2.1实验材料 6

2.1.1 实验材料及仪器、设备 6

2.2 实验方法 7

2.2.1 氨纶预处理 7

2.2.2 预处理后的氨纶干燥 7

2.2.3 不锈钢网预处理 7

2.2.4 氨纶固定化 7

2.2.5 玉米秸秆厌氧发酵 7

2.2.6 发酵过程TS、VS测定^[26] 8

2.2.7 发酵过程取样的COD测定 9

2.2.8 发酵过程取样的氨氮测定 9

2.2.9 发酵后氨纶的处理 9

2.2.10 发酵前后氨纶的比表面积测定 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 氨纶预处理前后质量变化 11

3.2 固定化和未固定化氨纶发酵前后的比表面积 11

3.3 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵沼气日产气量的影响 11

3.4 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵沼气总产气量的影响 12

3.5 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵日产甲烷含量的影响 13

3.6 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵甲烷总产气量的影响 14

3.7 固定化和未固定化氨纶发酵前后的质量变化 14

3.8 发酵前后各体系中不锈钢的质量变化 15

3.9 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵COD去除率的影响 15

3.10 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵TS去除率的影响 16

3.11 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵VS去除率的影响 17

3.12 氨纶是否固定化对玉米秸秆厌氧发酵氨氮去除率的影响 17

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 文献综述

1.1能源发展与环境问题

随着世界各国经济的迅速增强,能源的消费量正在大幅度地增加。能源的发展对环境的影响问题将进一步突出出来,其中化石燃料的燃烧所造成的污染最为各国所关切。一些专家认为,80年代初以来,伴随环境污染和大范围生态平衡的破坏,环境问题出现了第二次新的浪潮。世界能源危机是人为造成的能源问题。在联合国能源署的报告中清楚地展示了整个地球的环境面临全面恶化，环境问题已经成为全球性问题。随着社会的进步与发展，人类己经能够强烈地意识到和感受到生存环境所受的威胁，也真切地期盼着生活空间质量的改善。目前国际社会关注的全球性环境问题主要包括:臭氧层破坏、温室效应和气候变暖、生物多样性减少、放射性物质污染、大气污染和酸雨、海洋污染和海洋生态系统的破坏等，尤其是酸雨和大气污染、全球气候变化、海洋污染和海洋生态系统的破坏等重大环境问题，日益受到世界各国的普遍关注。

1.2 玉米秸秆发酵现状与原理

1.2.1 秸秆问题现状

作为农业大国，我国秸秆资源十分丰富。秸秆资源上承种植业，下启养殖业，不仅仅是种植业和养殖业可持续发展的重要物质基础，而且还是构建农业循环经济系统中种植业和养殖业的重要纽带，在我国现代农业的发展中有着了举足轻重的作用^[1]。据调查统计，至2015年为止^[2]，我国主要秸秆产量达到9亿吨左右，其中以麦秸秆、玉米秸秆和稻秸秆为主，这三种秸秆约占我国秸秆资源的75.6%。我国对秸秆资源的利用率约为78.8%，其中用作农村生活能源占45%，用作牲畜饲料占30.9%，用作造纸等工业原料占2.9%，剩余21.2%的秸秆尚未得到有效利用，造成废弃和焚烧秸秆，以致污染环境的现象^[3]。长期以来，秸秆一直扮演着农作物副产品的角色，其用途只有取暖、烧火做饭、饲养牲畜和肥田等^[4]，还有一部分秸秆被随意丢弃或焚烧，造成了严重的危害，在我国农村经济得以快速发展和农民收入普遍提高的今天，秸秆的传统利用方式正在发生转变，呈多元化趋势^[5]。目前我国秸秆资源化利用技术主要有：秸秆饲料化技术、秸秆还田利用技术、秸秆固体成型技术、秸秆气化利用技术、秸秆液化技术、秸秆直燃发电技术、秸秆制取燃料乙醇技术以及秸秆制沼气技术等^[6]。

1.2.2 玉米秸秆发酵原理

玉米秸秆是木质纤维素原料的一种，其原料的主要组成成分是纤维素、半纤维素和木质素，三种物质有序排列交织，聚集成束，此外还存在着少量胶质、蛋白质、及矿物质等^[7]。这些物质组成了木质纤维素的紧密结构，使其不易被破坏。

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