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第29卷第15期农业工程学报Vol.29No.15
1922013年8月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringAug.2013

CaO预处理提高玉米秸秆厌氧消化产沼气性能

1,2111111※
罗娟，张玉华，陈羚，宋成军，李小刚，齐岳，赵立欣
（1.农业部规划设计研究院，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京100125；
2.北京化工大学环境科学与工程系，北京100029）

摘要：为探索CaO预处理方法对玉米秸秆厌氧消化产沼气的影响，采用了3种不同质量百分数的CaO分别在3
种不同处理时间下对玉米秸秆进行预处理，并在中温条件下进行了厌氧消化试验。试验结果表明，经过CaO预处
理后，玉米秸秆的组分被不同程度破坏，厌氧消化产沼气能力有较大提高，厌氧消化时间有所缩短。综合日产气
量、累积产气量、厌氧消化时间等各项参数来看，以5%CaO预处理3d的处理效果最佳，与未经预处理的效果相
比，累积产气量提高了136.85%，消化时间缩短了5d，总固体（TS）和挥发性固体（VS）去除率分别提高了21.72%
和7.18%，综合效果要优于其他处理组，有效地提高了玉米秸秆厌氧消化的产气量和产气效率。
关键词：厌氧消化，沼气，玉米秸秆，CaO预处理
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.15.023
中图分类号：S216.4；X712文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-15-0192-08

罗娟，张玉华，陈羚，等.CaO预处理提高玉米秸秆厌氧消化产沼气性能[J].农业工程学报，2013，29(15)：
192－199.
LuoJuan,ZhangYuhua,ChenLing,etal.CaOpretreatmentimprovebiogasproductionperformanceofcornstraw[J].
TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(15):192－199.(in
ChinesewithEnglishabstract)

对其进行分解和利用，因此需要进行一定的预处
0引言
理，以促进秸秆的高效降解。目前常用预处理方法
中国农作物秸秆等生物质资源丰富，主要的农主要有物理法[11-14]、化学法[15-20]、生物法[21-24]以及其
作物秸秆有近20种，每年秸秆产量约7亿t[1-3]，其他预处理等[25-28]，国内外很多学者研究表明，碱预处
中玉米秸秆的产量最大[4]。近年来，随着农业经济理秸秆具有处理时间短、产气效果好等优点[5,29]。
的发展和人们生活水平的提高，农村生活用能中高为了在提高秸秆厌氧消化产沼气能力的同时
品位的商品能源逐渐增加，出现了地区性、季节性、降低成本和安全风险，本文选择了成本相对低廉、
结构性的秸秆过剩，未得到合理利用的农作物秸秆安全性高[30-31]的CaO进行预处理产气试验。采用玉
约占一半[5]，造成了严重的环境污染与巨大的资源米秸秆为发酵原料，研究了不同CaO质量百分数和
浪费：秸秆露天焚烧屡禁不止，不仅造成大气污染，处理时间对秸秆主要成分含量及后期厌氧消化产
威胁交通安全[6-7]，而且秸秆中氮、磷、有机质等得沼气的影响，分析比较了不同CaO预处理对秸秆成
不到有效循环利用。将农作物秸秆等有机废弃物进分的变化与厌氧消化能力差异的影响，探讨提高秸
行厌氧发酵，产生的沼气用于农户日常生活及生产可秆产气量和产气效率的预处理条件，以期为玉米秸
替代农村生活能源，用于供热及发电可减少化石能源秆厌氧消化产沼气技术和设备研发提供相关技术
的消耗，有利于缓解中国能源供求紧张的形势[8-10]。参考。
由于秸秆中约有80%为半纤维素、纤维素和木
1材料与方法
质素等致密物质，而其中难以降解的木质素与半纤
维素、纤维素相互交联，使得厌氧微生物无法快速1.1试验材料
本文选取玉米秸秆作为试验材料，取自北京市
收稿日期：2013-03-10修订日期：2013-07-04顺义区高丽营镇，将其截断至1～2cm，粉碎后过
基金项目：国家科技支撑计划课题（2011BAD15B02）
目筛。接种用活性污泥取自农业部规划设计研
作者简介：罗娟（1986－），女，博士，湖南人，主要研究方向为生100
物质能源技术装备与环境保护。北京农业部规划设计研究院农村能源究院沼气实验室的厌氧消化器。玉米秸秆和污泥的
与环保研究所，100125。Email:[e-mail]特性见表1。采用CaO作为预处理剂，加入到玉米
※通信作者：赵立欣（1967－），女