白腐菌預處理水稻秸稈產(chǎn)沼氣的研究

李雪暉 柴春月 田龍

摘 要：在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的進程中，人們對生物質能、地熱能、潮汐能、水能、風能、核能、太陽能等各種綠色能源的開發(fā)力度也隨之加大，其中最穩(wěn)定、最安全的能源必然是生物質能源，這也是目前國家政府重點培養(yǎng)、著重鼓勵開發(fā)的新型能源。農作物秸稈作為一種富含有機質的重要生物質能源，在近幾年逐漸受到人們的關注，并且社會中也已經(jīng)提出了秸稈氣化、秸稈還田等方法，轉換農作物秸稈中富含的能量，充分發(fā)揮出有用價值。本文主要是通過試驗的方法來研究白腐菌預處理水稻秸稈產(chǎn)沼氣，為提高水稻秸稈的作用提供參考。

關鍵詞：白腐菌；預處理；水稻秸稈；產(chǎn)沼氣

中圖分類號：S216 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180333025

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗中的水稻秸稈取自某農場水稻大面積種植區(qū)，都是當年產(chǎn)秸稈，長度均為1～2cm。白腐菌是由某實驗室提供的自行培養(yǎng)的糙皮側耳，沼液則是從某牧場糞污處理工程當中直接提取的。

1.2 試驗裝置

實驗室利用厭氧發(fā)酵裝置和恒溫培養(yǎng)箱自行設計了可控性恒溫厭氧發(fā)酵裝置，主要包括控溫裝置、集氣裝置、發(fā)酵裝置幾個部分，還準備有酸堿滴定管、離心機、水浴鍋、無菌操作臺、高壓滅菌鍋等工具。

1.3 試驗方法

1.3.1 配置白腐菌營養(yǎng)液，確定白腐菌添加量

將200g去皮土豆切成小塊后放入到1000mL清水當中，加熱至煮沸半小時后將固體過濾，后在濾液中加入0.002g維生素B1、3g KH2PO4、0.15g/LMgSO4·7H2O，在充分溶解后將濾液定容至1000mL，用1.21MPa高壓半小時。添加白腐菌量的單位是“片”，分別是10片、20片、30片。

1.3.2 預處理白腐菌的試驗方法

處理1：將準備好的水稻秸稈拿出50g，放入到1L廣口瓶當中，倒入200mL水，開始高壓滅菌。在完成滅菌操作后，用φ6mm的打孔器在無菌操作臺上接種相應量的白腐菌，然后全部放入到恒溫培養(yǎng)箱當中，將恒溫培養(yǎng)箱的溫度調至28℃，培養(yǎng)1周時間。處理2：所有操作步驟與處理1都是相同的，只是需要將水換成營養(yǎng)液。

1.3.3 處理秸稈厭氧消化

在500mL沼液中放入處理過的秸稈，并定容至1L，然后將其放入到試驗裝置當中，將裝置溫度調至恒溫35℃，進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣試驗。

1.3.4 測定方法

在本次試驗中所采用的測定方法主要是文獻測定法，對樣品中的纖維素含量、木質素含量進行檢測；采用排水法在每天9：00、17：00這2個時間點的沼氣產(chǎn)量；采用氣相色譜法對甲烷含量進行測定，并對其中的氣體成分進行分析。

2 結果分析

2.1 纖維素含量和木質素含量的變化

據(jù)分析，沒有經(jīng)過處理的水稻秸稈的纖維素與木質素含量分別為37.6%、24.7%，而經(jīng)過處理后的水稻秸稈中纖維素和木質素的含量見表1。

通過比較發(fā)現(xiàn)，在處理1中，白腐菌添加量為30片的時候，纖維素和木質素的降解率最佳；在處理2中，白腐菌添加量為30片的時候，纖維素和木質素的降解率也是最佳。

2.2 不同量的白腐菌對產(chǎn)沼氣的影響

通過分析可以得出，在處理1中，水稻秸稈中添加200mL白腐菌培養(yǎng)液，在預處理不同接種量后進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，最好白腐菌產(chǎn)氣量時接種量是20片，并且在第29天出現(xiàn)最高日產(chǎn)氣量；在處理2中，水稻秸稈中添加200mL白腐菌培養(yǎng)液，在預處理不同接種量后進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，最好的白腐菌產(chǎn)氣量時接種量為20片，其次為10片，最差是30片。

3 結論

在相同的試驗條件下，添加水的試驗組產(chǎn)氣量要低于添加培養(yǎng)液的試驗組；在相同的試驗條件下，隨著逐漸增加的白腐菌接種量，纖維素和木質素的講解率也會隨之增大；根據(jù)試驗結果可以得出，當白腐菌接種量為20片的時候，添加200mL水、添加200mL營養(yǎng)液的情況下，在1個月內厭氧反應產(chǎn)沼氣的累計產(chǎn)氣量不會出現(xiàn)較大差距，這表示選擇添加水的操作經(jīng)濟性更強，但就前10d來看，添加培養(yǎng)液的啟動產(chǎn)氣速度要由于添加水的速度決定。因此，在實際工程當中人們可以根據(jù)自己的具體需求來合理選擇相應的預處理方式。