【摘 要】
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随着我国农业和畜牧养殖业机械化,规模化发展,秸秆和畜禽粪便逐年递增。为了缓解秸秆和畜禽粪便处理不当带来的环境污染问题,并将秸秆和畜禽粪便得到高效利用,本文利用不同的方式对玉米秸秆进行预处理后与牛粪混合进行厌氧干发酵产沼气性能的研究。首先利用批式厌氧干发酵的方式考察粪草比、发酵温度和发酵总固体物浓度对产沼气性能的影响,其次利用化学法和生物法对玉米秸秆进行预处理条件的优化,最后利用二者分别预处理和不同
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随着我国农业和畜牧养殖业机械化,规模化发展,秸秆和畜禽粪便逐年递增。为了缓解秸秆和畜禽粪便处理不当带来的环境污染问题,并将秸秆和畜禽粪便得到高效利用,本文利用不同的方式对玉米秸秆进行预处理后与牛粪混合进行厌氧干发酵产沼气性能的研究。首先利用批式厌氧干发酵的方式考察粪草比、发酵温度和发酵总固体物浓度对产沼气性能的影响,其次利用化学法和生物法对玉米秸秆进行预处理条件的优化,最后利用二者分别预处理和不同顺序的耦联预处理,考察预处理方式对玉米秸秆/牛粪混合批式厌氧干发酵产沼气性能的影响。结果表明:（1）利用全因子试验考察粪草比、发酵温度和发酵总固体物浓度对玉米秸秆/牛粪混合批式厌氧干发酵产沼气性能的影响试验中,得到最佳的发酵条件为:粪草比为1:2,发酵温度为50℃,发酵总固体物浓度为20%。在此条件下原料产气率分别为141mL·（g TS）-1和182 mL·（g VS）-1,池容产气率为1.09 m3·m-3·d-1。（2）化学法预处理条件的优化试验中,首先利用单因素试验得到最佳预处理条件,硫酸最佳预处理浓度为2%,最佳预处理时间为30 min,最佳预处理温度为120℃。其次通过响应曲面法对单因素试验获得的条件进一步优化,并预测出最适条件为:硫酸最佳预处理浓度为2.7%,最佳预处理时间为38.4 min,最佳预处理温度为122.2℃。在此条件下的实际试验结果为还原糖含量为22.45%,纤维素含量为51.16%,半纤维素含量为7.52%,与预测值基本相符。（3）生物法预处理条件的优化试验中,通过初筛、复筛、菌株之间的拮抗试验、CMC酶活曲线等试验获得一组较优的复合菌系,即NF-3（Bacillus siamensis KCTC 13613（T））和NF-4（Bacillus subtilis subsp.Stercoris NCIB3610（T））组合,复合菌系第3d CMC酶活达到最高为21.1 U·mL-1。最后对复合菌系预处理条件进行优化,得到最佳预处理条件为酶液静置预处理2 d,使得纤维素含量降低至22.0%。（4）考察化学法预处理、生物法预处理和两种方式以不同顺序耦联预处理,利用第二章最佳发酵条件和第三章最佳预处理条件作为本章试验条件。结果表明先生物法后化学法预处理原料对产沼气性能的提升最高:原料产气率分别为201.3mL·（g TS）-1和259.6 mL·（g VS）-1,分别比未处理组提高了38.8%,25.0%和27.9%。本试验研究为农业废弃物和畜牧养殖业的废弃物资源化利用提供一定的参考价值。
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