微生物预处理油菜秸秆对提高沼气产量的影响.pdf

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1、第26卷2010经第6期6月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．26No．6Jun．2010267微生物预处理油菜秸秆对提高沼气产量的影响万楚筠，黄凤洪※，刘睿，李文林，邓乾春(中国农业科学院油料作物研究所，武汉430062)摘要：为研究微生物预处理技术对秸秆发酵制沼气的影响，采用混合菌剂对油菜秸秆进行预处理，利用红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对预处理前后的秸秆进行分析。结果表明，混菌共发酵预处理11d后油菜秸秆的纤维素、木质素、半纤维素降解率分别达到了37．4％、28．9％和29．9％。混菌共发酵预处理使油菜秸秆的木质纤维素内部结构发生较大改变，产

2、生很多裂缝和空洞。以油菜秸秆为原料进行沼气发酵试验，发现预处理后的秸秆日产气量最高峰值较未处理的提高了37．6％，累计产气量提高了17．8％。由此可见，通过混合菌剂降解油菜秸秆中的纤维素、木质素和半纤维素，可促进秸秆生物质转化为沼气。关键词：微生物，沼气，油菜秸秆，预处理doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．06．046中图分类号：$216．4文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)-06—0267-05万楚筠，黄凤洪，刘睿，等．微生物预处理油菜秸秆对提高沼气产量的影响[J】．农业工程学报，2010，26(6)：267--271．Wa

3、nChuyun，HuangFenghong，LiuRui，eta1．Effectonincreasingbiogasproductionusingrapestrawbymicrobiologicalpretreatment[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(6)：267—271．(inChinesewithEnglishabstract)0引言油菜是中国重要的油料作物，种植面积和产量常年居于世界首位。据国家粮油信息中心在《中国主要粮油作物产量5月份预估报告》中称，2009年中国油菜籽播种面积为700万hm2，较2008年的650万hm2增长50万

4、hm2；预计2009年中国油菜籽产量为l300万t，较2008年的1180万t增长120万t，增幅达10．2％01。如此巨大的油菜种植面积，在菜籽收获后将产生数量可观的油菜秸秆，以2008年的菜籽产量1180万t来计算，全国将产生约1500--一1800万t的油菜秸秆。然而，中国对油菜秸秆的处理方式仍以作燃料为主，这不仅造成资源的浪费，而且对环境构成了严重的污染。油菜秸秆通过微生物厌氧发酵制取沼气是实现农业废弃物资源化和减少其环境污染的重要途径。但是油菜秸秆作为主要发酵原料却存在着发酵启动时间长、产气率低、原料利用率低、易结壳影响发酵的进行和进出料等问题。这主要是因为油菜秸秆的

5、木质素、纤维素和半纤维素的含量较高，且不易降解，使产甲烷菌难以获得所需的小分子有机物，造成发酵效率低下，周期较长。因此，必须对秸秆进行预处理，使木质素、纤维素和半纤维素部分或全部降解成小分子，从而易成为产甲烷微生物的养分来源1241。由于木质纤维素自身分子量大，木质素、半纤维素收稿15t期：2009-09-03修订日期：2009．114)5基金项目：武汉市科技攻关项目(200920222078)作者简介：万楚筠(1980一)，男，主要从事油料和油脂产品加工与综合利用方面的研究工作。武汉中国农业科学院油料作物研究所，430062。Email：wanchuyun@hommil．co

6、rn※通信作者：黄风洪，研究员。博士生导师，主要从事农产品加工方面研究。武汉中国农业科学院油料作物研究所，430062。Email：Huangfla@oilerops．cn及纤维素相互缠结，结构复杂，性质稳定【5圳，所以目前普遍使用的物理、化学降解方法均不能有效降解，并带来成本和环境问题【7。引。生物方法具有环保无污染，成本低，使用条件温和等特点，在快速有效降解木质纤维素类物质方面有巨大潜力19。101。本文采用混合菌剂对油菜秸秆进行预处理，并对预处理前后秸秆的物化特性进行表征，研究微生物预处理技术对秸秆发酵制沼气的影响，为油菜秸秆的能源化利用提供参考数据。1材料与方法1．1试

7、验原料与菌剂油菜秸秆：来自中国农业科学院油料作物研究所试验田。混合菌剂：包含有枯草芽胞杆菌(BacillusSubtilis)、地衣芽胞杆菌(BacillusLicheniformis)、克鲁斯酵母菌(Canadiankrusei)、变色栓菌(Trametesversicolor)和黄孢原毛平革菌(Phaerochae把chrysosporium)等微生物菌种的秸秆高效降解混合菌剂，由油料作物研究所加工中心研制。1．2主要仪器设备HZ200LB恒温摇床(武汉瑞华仪器设备公司)、ZHJH。l1