秸秆厌氧消化预处理技术综述_李淑兰

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秸秆厌氧消化预处理技术研究进展

法、物理化学法和生物预处理方法等，希望能对秸秆沼气工程的推广应用起到积极作用。关键词：农作物秸秆；预处理；厌氧消化
中图分类号：￥２１６．４文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ — ８６４６（２０１５）０１ — ０００７ — ０３
ｈｅｔｕｓｅｏｆｓｔｒａｗｇａｓｐｒ０ｊｅｃｔｓｐｌａｙａｎａｃｔｉｖｅｒｏｌｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｒｏｐｓ￣ａｗ；ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｒａｗｏｎｅａｒｔｈｉｓｒｉｃｈｉｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ，ｈａｓｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｂｅｃａｕｓｅｓｔｒａｗｐｌａｎｔｃｅｌｌｗａｌｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ．１ｉｍｉｉｔｎｇｔｈｅｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆｓｔｒａｗ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ．ｓｔｒａｗｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃｌ，ａｐｈｙｓｉｃ０一ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃｌａｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ，ｈｏｐｉｎｇｔｏｐｒｏｍｏｔｅ

玉米秸秆中高温厌氧消化产甲烷性能影响研究

影响厌氧消化过程的因素有很多，比如ｐＨ值、有机负荷和温度等。在众多影响因素中，适宜的厌氧消化温度非常重要，因为厌氧反应器中的微生物对温度的变化非常敏感，厌氧消化度通常在中温（３０ｏＣ～４０ｃＩＣ）或高温（５０℃ ～６５￣Ｃ）条件下进行Ｊ。Ｍｅｎｇ等人指出玉米秸秆厌氧消化的最佳温度为３９℃ ，Ｒｅｎ等人则指出玉米秸秆厌氧消化的最佳温度为３５℃和５５℃ 。当厌氧消化温度上升到５５ｃｃ时，玉米秸秆的产甲烷速率将会增加Ｊ。
ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｙｉｅｌｄｕｎｄｅｒ５５℃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｔｔｈｅｔｈｒｅｅＯＬＲｗｅｒｅ２６０．６０ｍＬ ·ｇＴＳ～．２６１．７１ｍＬ ·ｇＴＳａｎｄ２５２．３１ｍＬ ·ｇＴＳ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅ９．０３％，４８．２２％ａｎｄ４４．６８％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒ４５℃ ，ａｎｄ３１．５７％，６３．７９％ａｎｄ６４．０８％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒ３５￣Ｃ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｓｈｏｗｅｄａｎｏｂｖｉｏｕｓｕｐｗａｒｄｔｒｅｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｒｅｃｅｉｖｅｈｉｇｈｅｒｏｒｇａｎｉｃｌｏａｄｉｎｇａｎｄａｃｈｉｅｖｅｂｅｔｔｅｒｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｆｏｒｃｏｒｎｓｔａｌｋｔｈａｎｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｗａｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｗａｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｆｏｒＣＯＭｓｔａｌｋｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｎｓｔａｌｋ；ａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ｍｅｓｏｐｈｉｌｉｃ；ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｅ；ｍｅｔｈａｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ

秸秆厌氧发酵预处理技术简介

秸秆厌氧发酵预处理技术简介公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]秸秆厌氧发酵预处理技术简介摘要秸秆是含有大量木质纤维素的生物质，难被细菌直接分解，这限制了秸秆厌氧发酵产沼气技术的发展。

预处理可提高秸秆发酵速率和效率。

本文介绍了目前国内外秸秆厌氧发酵预处理的主流技术，并指出了秸秆厌氧发酵预处理技术未来的发展方向。

关键词秸秆厌氧发酵预处理中图分类号：文献标识码：A农作物秸秆资源是地球上最丰富的可再生资源，世界每年可产生近20亿吨秸秆。

随着世界化石能源日趋枯竭，人类将濒临能源危机，农作物秸秆资源作为高效清洁的可再生能源一直备受人们的关注。

目前秸秆资源化主要有秸秆饲料化、秸秆还田、秸秆工业原料化和秸秆生物能源化技术。

其中最具有代表性、发展最早的是秸秆木质纤维素原料厌氧发酵产沼气技术，现在已发展成为制取清洁高效安全的生物天然气。

此技术已成为21世纪的研究热点，具有十分深远的经济价值和战略意义。

但是在实际生产过程中，秸秆发酵产气率并不高，这是因为秸秆中木质纤维素含量高且难以分解，因此造成秸秆厌氧消化发酵启动慢、分解慢、发酵时间长、产气率低等问题。

由此需要对秸秆进行有效的预处理，从而提高秸秆发酵的速率及效率。

1厌氧发酵预处理技术农作物秸秆中木质纤维素含量相对较高，而木质纤维素的结构极其复杂，厌氧微生物对其水解较弱，水解缓慢且程度很低，进而影响后续的酸化和产甲烷。

由此需要对秸秆进行有效预处理，并优化厌氧发酵条件，提高秸秆发酵产气速率和产气质量。

目前国内外秸秆发酵预处理主要技术有物理技术、化学技术、生物技术、物理化学技术和化学生物联合处理技术等。

物理预处理技术物理技术是最常见的生物质预处理技术，主要是通过缩小生物质粒度来降低结晶度，破坏木质素、纤维素、半纤维素之间的网状结构，增加生物质秸秆的比表面积，使得生物质软化而进一步分离、降解，从而增加酶对纤维素的可及性，提高纤维素的酶解转化率。

秸秆预处理厌氧发酵技术研究进展

陕西农业科学2020,66（11）：46-9ShaanxiJouona.oEAgoicu.iuoa.Sciences 秸秆预处理厌氧发酵技术研究进展黎雪（杨凌职业技术学院，陕西杨凌712100）摘要:利用秸秆进行厌氧发酵产沼气是处理秸秆的有效方法，能有效缓解我国能源紧张问题。

但是由于秸秆结构致密，厌氧菌很难分解秸秆产生沼气，这也是秸秆厌氧发酵的技术难题之一。

目前，对秸秆进行预处理能有效提高秸秆产气率。

总结了目前常见的几种能提高秸秆厌氧发酵产气率的预处理方法，主要包括物理、化学、生物、联合预处理方法。

以期为秸秆预处理厌氧发酵研究提供理论和技术基础&关键词：秸秆;预处理；厌氧发酵前言由于可再生能源在解决全球能源需求中发挥至关重要的作用，社会对能源安全问题的关注持续增加。

有报道指出,2020年，我国可再生能源应占总消耗能源的20%0在可再生资源中，厌氧发酵产沼气作为一种可再生和可持续的能源技术,受到广泛关注。

我国秸秆资源丰富，秸秆年产量近9亿I,但是综合利用率不到40%,大多数秸秆被随意堆放、丢弃、作为生活燃料，引起严重的环境问题。

秸秆被认为是生产沼气最丰富和最重要的原料之一，利用秸秆来进行厌氧发酵产沼气,能改善秸秆焚烧和解决能源紧张问题。

但由于农作物秸秆是由复杂的有机聚合物晶体结构组成,包括纤维素，半纤维素和木质素，厌氧菌很难利用,导致秸秆发酵启动慢，产气率低。

因此，为提高秸秆厌氧发酵的产气率,对秸秆进行预处理来分解复杂的晶体结构是有必要的。

国内外多项研究, 在氧发对,能有效提高秸秆在厌氧发酵中的水解效率和能源转化效率。

目前，秸秆预处理的方法主要有物理、化学、生物及联合预处理法。

物理预处理主要是减小物料粒径、改变其晶体结构，增加有效接触面积,提高降解效率。

化学预处理是利用化学物质浸泡使秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的结晶结构因吸胀作用而破坏,将其中大分子物质溶解,提高降解效率。

生物预处理是利用微生物分泌的纤维素酶系降解木质纤维素的特征,达到预处理效果。

生物预处理作物秸秆厌氧发酵产沼气研究

生物预处理作物秸秆厌氧发酵产沼气研究摘要：以提高秸秆厌氧发酵产气效率为目的，以小玉米、小麦秸秆为研究对象，通过菌种筛选及厌氧发酵产气研究，考察水解效果及产气效率，得到：添加尿素和微生物的水解效果最好、厌氧发酵过程的产气效率最高、产气中甲烷含量最高；只加微生物的次之；两者均未添加的最差。

结果表明，筛选的菌种对秸秆有较好的水解能力，能得到较高的产气量和较高品质的沼气。

1引言我国农作物秸秆的年产量约为6~7亿吨，列世界之首。

随着我国农作物单产的提高。

桔秆产量也将随之增加。

但目前我国桔秆的利用率较低，大量的农作物秸秆被农民视作毫无用处的“农村垃圾”，或被丢弃在田间地头，或将其付之一炬。

秸秆资源的露天燃烧，不仅浪费了这部分资源，还导致CO2，SO2等气体的排放，污染了空气。

2秸秆生物预处理实验研究分析2.1纤维素水解微物生的筛选与培养纤维素水解微生物主要是从市场购买得来，需要得到更优化的微生物，就必须对买来的微生物进行筛选，获得高效纤维素水解微生物。

主要采用肉膏蛋白胨培养基、高氏合成一号培养基、豆芽汁培养基、察氏培养基4种培养基进行培养。

2.1.1肉膏蛋白胨培养基肉膏蛋白胨培养基的成分及各种物质的含量见表1。

肉膏蛋白胨培养基的配制关键是牛肉膏的溶解，具体的配制方法如下：（1）按培养基配方比例依次准确地称取牛肉膏、蛋白胨、氯化钠放人烧杯中。

牛肉膏常用玻棒挑取，放在小烧杯或表面皿中称量，用热水溶化后例人烧杯。

也可放在称量纸上，称量后直接放人水中，然后立即取出纸片。

在上述烧杯中可先加人少于所需要的水量，用玻棒搅匀，然后在石棉网上加热使其溶解。

（2）待溶液冷至室温时，用1mol/L NaOH溶液调pH至7.2。

（3）待药品完全溶解后，补充水分到所需的总体积。

（4）加人所需要量的琼脂，加热融化，补充失水（液体培养不用此步骤）。

（5）高压蒸汽灭菌15min。

2.1.2高低合成一号培养基高氏合成一号培养基的成分及各种物质的含量见表2。

厌氧混合茵群处理香蕉秸秆制取饲料原料的研究

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ＣＥＲＥＬ＆ＦＲＥＡＬＡＥＥＤ￣ＵＳＴＲＮＤＵＹＮＤ
饲科工
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厌氧混合茵群处理香蕉秸秆制取饲料原料的研究
刘晓玲，十中，建双，梦李刘田
（清华大学核能与新能源技术研究院，京１０８）北００４
ｄｔｃｅｎｂｎｎａｓａｋｗｅｅｆｒｌｗｅｈｎｔｅｐｒｉｓｂｌｏｔｎｓｏａｙｍｅａｓｉｅｄｎｎｔｏａｒｌｃｌｅｅｔｄｉａａｔｌｒａｏｒｔａｈｅｍｓｉｅｃｎｅｔｆｈｅｖｔｌｎｆｅｓｉａｉｎｌｏｏａ
ｍｅｔｗａｅａｉｅｙｌｗｅ．Ａｔｔｅｓｍｅｔｍｅ，ｉｓｆｕｄｔａｈｏｔｎｓｏｅｃｒｎｓｒｌｔｖｌｏｒｈａｉｔｗａｏｎｈｔｔｅｃｎｅｔｆｍｒｕｙ，ｃｄｉｍ，ｌａｎｏｐｒａｍｕｅｄａｄｃｐｅ
溶性物质的含量。处理后，维素在香蕉秸秆中的含量下降了６．，可溶性物质的含量提高了５．。但纤２２而１１与前两种物质相比较，纤维素在处理后降解率相对较低。同时，测发现香蕉秸秆中的乘、、和铜的含量皆半检镉铅
远低于饲料用重金属所允许量的国家标准或地方标准。关键词：氧混合菌群；蕉秸秆；理；料厌香处饲

秸秆原料沼液预处理技术研究分析及评价

秸秆原料沼液预处理技术研究分析及评价李秋敏杨洋（云南农业职业技术学院，云南昆明650220）摘要秸秆原料的结构组成复杂，阻碍了其有效厌氧消化。

沼液预处理技术能有效改变秸秆类原料结构，促进其厌氧消化。

本文在介绍秸秆类原料预处理方法的基础上，对秸秆原料沼液预处理技术研究现状进行了分析，总结了目前秸秆原料沼液预处理技术的处理对象、方法、评价指标等，同时针对现状分析评价了目前秸秆类原料沼液预处理技术存在的问题和不足，并进行了展望，以期为该技术的推广应用提供参考。

关键词秸秆；厌氧发酵；沼液预处理；技术评价中图分类号X712文献标识码A文章编号1007-5739（2023）22-0115-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.22.029开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Research Analysis and Evaluation of Biogas Slurry Pretreatment Technology ofStraw Raw MaterialLI Qiumin YANG Yang(Yunnan Vocational College of Agriculture,Kunming Yunnan650220)Abstract The complex structure and composition of straw raw materials hinders their effective anaerobic digestion.Biogas slurry pretreatment technology can effectively change the structure of straw raw materials and promote their anaerobic digestion.Based on the introduction of pretreatment methods of straw raw materials,this paper analyzed the research status of biogas slurry pretreatment technology of straw raw materials,and summarized the current processing objects,methods,evaluation indicators and other aspects of the technology.At the same time,according to the current situation,this paper analyzed and evaluated the existing problems and shortcomings of biogas slurry pretreatment technology of straw raw materials,and made prospects,so as to provide references for the promotion and application of this technology.Keywords straw;anaerobic fermentation;biogas slurry pretreatment;technology evaluation通过厌氧消化产甲烷是秸秆资源化利用的有效手段，既可减少焚烧带来的环境污染，又能产生清洁能源，沼渣、沼液还可用于农业种植。

秸秆厌氧消化工程设计

设计人：王晋琳班级：环工1101学号：2011011315指导教师：刘研萍前言厌氧消化是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的方法,随着全球性的能源危机以与各国可持续发展和环保法规的相继出台,该技术将有更加广阔的发展前景。

而农作物秸秆能源化利用技术是缓解当今我国面临的“粮食、能源、环境”三大危机的有效途径之一，厌氧发酵技术作为生物质能主要利用技术已广受关注。

我国作为一个农业大国，随着粮食产量的增加，农作物秸秆年产量逐年上升，目前我国每年秸秆产量大约有7亿多吨。

大量秸秆露天焚烧不但造成极大的资源浪费，而且带来大气污染、火灾事故、堵塞交通等大量的社会、经济和生态问题，而将秸秆作为厌氧发酵的原材料进行二次利用，即解决了处理问题，又带来了清洁能源—沼气。

采用厌氧工艺进行秸秆厌氧消化，不仅能耗小，而且产生的沼气可作为能源加以利用，既经济又环保。

每年可以回收的沼气可以节约燃煤成本；在秸秆消化场地的平面竖向布置上，尽量减少各构筑物的水利损失，常温厌氧消化依靠重力进出料，以节省能耗。

农作物秸秆是一种重要的富含有机质（80％-90％）的生物质能源，木质纤维素含量相对较高，而厌氧微生物对木质纤维素的降解消化能力相对较弱，因而导致秸秆水解缓慢，水解程度低，进而影响后续的酸化和气化过程，最终表现为厌氧消化时间长、消化率低、产气量少、投入产出效益差等制约性问题。

【1】本文主要讨论一个工程应用实例中厌氧消化的基本原理和总体设计等方面。

目录设计任务............................................................................................................错误!未定义书签。

1 总说明...................................................................................................................................- 1 -1.1工程概况与基本特征.....................................................................................................- 1 -1.1. 1工程概况.............................................................................................................- 1 -1.1. 2基本特征.............................................................................................................- 2 -1.2设计指导思想与原则.....................................................................................................- 3 -1.3设计依据与设计资料.....................................................................................................- 5 -1.3.1工艺设计依据......................................................................................................- 5 -1.3.2站址选择依据......................................................................................................- 6 -1.3.3设计资料..............................................................................................................- 7 -1.4主要技术经济指标.........................................................................................................- 9 -1.4.1技术指标..............................................................................................................- 9 -1.4.2经济指标..............................................................................................................- 9 -2 秸秆厌氧消化工艺总体设计............................................................................................ - 10 -2.1秸秆产生量.................................................................................................................. - 10 -2.2工程规模...................................................................................................................... - 11 -2.3厌氧消化工艺.............................................................................................................. - 12 -2.3.1主要工艺反应器介绍....................................................................................... - 12 -2.3.2工艺选择原则................................................................................................... - 14 -2.3.3工艺选择........................................................................................................... - 14 -2.3.4本项目工艺特点............................................................................................... - 14 -2.3.5工艺流程图....................................................................................................... - 15 -2.4厌氧消化工程设计...................................................................................................... - 16 -2.4.1预处理单元....................................................................................................... - 16 -2.4.2沼气生产单元................................................................................................... - 17 -2.4.3沼气沼液储存单元........................................................................................... - 17 -2.4.4沼气净化单元：............................................................................................... - 18 -2.4.5有机肥加工单元：........................................................................................... - 19 -2.4.6辅助生产生活设施........................................................................................... - 20 -3 总图布置............................................................................................................................ - 21 -3.1总平面布置.................................................................................................................. - 21 -3.1．1总平面布置原则............................................................................................ - 21 -3.1.2项目选址........................................................................................................... - 23 -3.2高程布置原则.............................................................................................................. - 23 -3.3厂区给排水设计.......................................................................................................... - 24 -3.3.1室外给水........................................................................................................... - 24 -3.3.2消防系统........................................................................................................... - 25 -4 环境保护............................................................................................................................ - 25 -4.1 环境保护中的选址要求- 25 -4.2设计依据...................................................................................................................... - 25 -4.3沼气利用...................................................................................................................... - 26 -4.4节能 ............................................................................................................................. - 26 -4.5沼渣的处理.................................................................................................................. - 27 -4.6沼液的处理.................................................................................................................. - 28 -4.7噪音 ............................................................................................................................. - 28 -4.8道路与绿化.................................................................................................................. - 28 -5 结语.................................................................................................................................... - 28 -6 参考文献............................................................................................................................ - 29 -设计任务一、设计任务与目的1.任务：重庆市合川区太和镇富金村秸秆产生量大，在不允许燃烧的情况下，进行资源化利用。

秸秆生物气化预处理技术

收稿日期： 2010 － 07 － 02
2
秸秆的预处理
由于木质纤维素的特殊结构，要想直接利用秸秆作为
作者简介：李浩（ 1988 －），男，江苏徐州人，学生，研究方向：生物工程。
58
Anhui Agri. Sci. Bull. 2010 ， 16 （ 15 ）安徽农学通报，
［ 5］
Anhui Agri. Sci. Bull. 2010 ， 16 （ 15 ）安徽农学通报，
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秸秆生物气化预处理技术
李浩冷云伟任恒星赵兰
（中国矿业大学化工学院，江苏徐州 221008 ）
摘
要：秸秆作为一种可再生能源，其生物气化利用为解决能源问题提供了一个新的途径。预处理是秸秆生物气化
8 2 我国是一个农业大国，耕地面积约 1. 3 × 10 hm ，农作
必须首先对其进行预处理，目的就是降低纤维发酵原料，素的聚合度、结晶度，破坏木质素、半纤维素的结合层，脱去木质素，增加有效比表面积，使纤维素被充分利用。目前，预处理方法主要有生物法、化学法、物理法等。
没有处理的秸秆相比，产气率提高了 17. 5% 2. 1. 2 混合菌处理
。
（ LHW），蒸汽爆破法是指在 0. 69 ～ 4. 83MPa 的压力下，用蒸汽将物料加热到 200 ～ 240℃ ，维持 30s ～ 20min，使半纤同时木质素软化和部分降解。液态高温水技术维素水解，是指将物料置于高压状态的热水中，温度为 200 ～ 230℃ ， 35% ～处理物料 2 ～ 15min，可除去 4% ～ 22% 的纤维素，
中一个非常重要的环节，该文介绍了秸秆中木质纤维素的结构和目前秸秆生物气化预处理常用的几种方法。关键词：秸秆生物气化；预处理；生物法；化学法；物理法中图分类号 S216. 2 文献标识码 A 文章编号 1007 － 7731 （ 2010 ） 15 － 57 － 02

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中国沼气 China Biogas 2011，29（ 5）
29
秸秆厌氧消化预处理技术综述
李淑兰，梅自力，张国治，刘萍
（农业部沼气科学研究所，成都 610041）
摘要：农作物秸秆是一种重要的富含有机质（ 80% ～ 90% ）的生物质能源，因其复杂的晶体结构，不能直接被厌氧菌群利用来生产沼气。因此以秸秆作为原料发酵时，需要进行预处理，使复杂的晶体结构得到破坏，从而易于被厌氧菌群利用。文章综述了国内外用物理法、化学法、生物法、物化法预处理秸秆的相关研究进展，考查了不同预处理方法对厌氧消化效果的影响。关键词：秸秆；发酵；沼气；预处理中图分类号： S216． 4 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 1166（ 2011） 05 － 0029 － 05
和碱化处理相似，酸化处理是用稀硫酸等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆表面，溶解纤维素、半纤维素和一部分木质素及硅酸盐，从而提高消化率的过程。酸化处理方法国内报道不多。卞永存［32］采用稀硫酸对玉米秸秆进行预处理，经试验，半纤维素的去除率最高达到了 74% 。
农作物秸秆是一种重要的富含有机质（ 80% ～ 90% ）的生物质能源［3］，木质纤维素含量相对较高，而厌氧微生物对木质纤维素的降解消化能力相对较弱，因而导致秸秆水解缓慢，水解程度低，进而影响后续的酸化和气化过程，最终表现为厌氧消化时间长、消化率低、产气量少、投入产出效益差等制约性问题［4］；另外，发酵后的沼渣里含有很高含量的木质素，未能得到合理利用，造成资源浪费。因此，对秸秆进行合理预处理显得尤为重要。在查阅大量国内外文献的基础上，本文综述了目前国内外秸秆预
麦秸秆进行湿式氧化预处理试验，发现 195℃ ，12 个大气压下，加入 2 g·L － 1 Na2 CO3 处理 15 分钟，效果最好。Detroy 等［19］的研究结果表明，用百分含量为 2% ，浓度为 0． 5 mol·L － 1 的 NaOH 对秸秆预处理 4 小时，可以转化 76% 的纤维素物料。Dar 等人［20］发现，在室温条件下，用质量百分含量为 1% 的 NaOH 溶液对麦秸处理 7 天，厌氧消化过程中微生物的消化率和生物转化率均得到不同程度的提高。Mahendra Singh 等人［21］研究表明：用 0% ，3． 3% ，6． 7% ， 10% 的氢氧化钠（相对干物质添加量）溶液喷洒到麦秸上，其有机物质消化率为 53% ，63% ，63% ， 62% 。B G Ololade［22］的研究结果表明：室温条件下，玉米秸秆经 NaOH 处理 24 小时后，其有机物质消化率随氢氧化钠添加量的提高而提高，氢氧化钠相对干物质添加量为 8% 时，玉米秸秆的干物质消化率为 21． 5% 。但是当 NaOH 添加量超过 8% 时，该变化趋势不明显。这与 D CraigAnderson 等人［23］的研究结果相同。Suresh Chandra［24］与 Andrew 等人［25］的研究结果显示，添加 10% 氢氧化钠时，纤维素的降解达到最大。
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中国沼气 China Biogas 2011，29（ 5）
大降低，且产气率提高。当温度从 60℃ 上升到 110℃ 时，其产气率提高了 2． 5% ～ 7． 5% ，然而产气量并不是随着温度的上升而直线上升。但并非破碎粒度越小越好，罗志华等［8］发现粒径为 2 ～ 3 cm 的玉米秸秆日产气量和累计产气量产气效果均优于 10 ～ 20 cm，20 ～ 30 目。Sharma［9］则发现粒径为 30 mm 的种植业有机废弃物产气量明显高于 1 mm，而当粉碎粒度为 0． 1 mm 与 1 mm 时，产气量却没有明显区别。LAN，et al［10］指出，粉碎粒度小，酸化速度过快，不利于酸化反应与甲烷化反应之间的平衡；粉碎粒度大，孔隙率高，产气更易溢出，在一定程度上促进了厌氧发酵反应的进行。浸泡、堆沤可以使纤维素变松散，扩大纤维素分解菌与纤维素的接触面，增加原料水分含量，提前产气峰值，增加产气速度，抑制原料上浮。蒸汽爆破和热处理能分离种植业有机废弃物中的木质素和纤维素，改变内部结构，从而进一步提高木质纤维素的降解几率。宋永民等［11］发现经汽爆预处理的麦草 TS 和 VS 含量下降率是未经预处理的 2 倍，汽爆后的秸秆发酵甲烷产量是未处理秸秆的 3． 5 倍；纤维素和半纤维素的降解率也有显著提高。Wang［12］对玉米秸秆进行了汽爆预处理，发现经汽爆预处理的玉米秸秆产气量比未经预处理的秸秆产气量高出 16． 8% ，Zhang 对［13］稻草分别进行 60℃ ，90℃ ，110℃ 的热处理，结果表明甲烷生成量随预处理温度升高而增多。
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中的有机酸结合，消除秸秆中潜在的酸性，提高微生物的活性，从而提高秸秆的消化率。试验表明氨水具有较好的氨化性能。
Zhong 等人［29］选用氨水溶液预处理玉米秸秆发酵时，沼气产量将增加 16． 85% 。张瑞红等人［30］的研究表明：当用 2% 的氨水处理秸秆，其厌氧发酵产气量可以提高 17． 5% 。D Craig Anderson 等人［23］的研究表明添加量为 6% 干物质的氨水具有较好的预处理效果。李敏等人［31］研究了添加尿素对玉米秸秆厌氧发酵的影响，结果表明，在反应前期、中期、末期添加尿素可使产气量较未加尿素的对照分别提高 23． 3% ，18． 3% ，12． 4% 。 2. 3 酸化技术
2 化学方法
化学预处理是利用化学方法来破坏半纤维素与木质素间的共价键，从而提高原料降解率的方法。化学方法主要有碱化、氨化、酸化等。目前化学预处理较常采用碱化法。 2. 1 碱化技术
碱化处理就是用 NaOH，Ca（ OH） 2 或 KOH 等溶液浸泡秸秆或喷洒于秸秆表面，以打开纤维素、半纤维素和木质素之间的酯键，溶解纤维素、半纤维素和一部分木质素及硅酸盐，使纤维素膨胀，从而提高消化率［14］。
氨化处理就是用氨水、无水氨或尿素处理秸秆［28］。氨化具有三种作用：第一种是碱化作用，氨为碱性，故可起到与碱化处理方法同样的作用；第二种是氨化作用，氨与秸秆中的有机物发生变化，生成铵盐，成为厌氧微生物的氮素来源，被微生物利用，并同碳、氧、硫等元素一起合成氨基酸，进一步合成菌体蛋白。第三种是中和作用，氨呈碱性，可与秸秆
农作物秸秆经 NaOH，氨水，尿素进行预处理后，发现与未处理相比，单位 TS 产气量明显提高，厌氧发酵时间显著缩短，纤维素比例也提高 1 /3 左右［15 ～ 16］。Yang 等［17］比较了 NaOH，氨水及 Pleurotus florida 对玉米秸秆预处理的效果，发现经 NaOH 处理玉米秸秆的产气效果最好。Schmidt 等［18］对小
研究发现用 APS-D（ anaerobic － phased solids digester system）反应器对稻草进行厌氧发酵［7］，粉碎的稻草比未经处理的稻草产气率提高 17% ，而高温处理过的稻草与未处理的稻草相比，其固体含量大
收稿日期： 2011-07-07 项目来源：秸秆沼气发酵浮渣形成机理及去除技术研究（ 0032011010）作者简介：李淑兰（ 1975 －），女，博士，主要从事废水处理研究，E － mail： lslgxy@ 163． com
纤维素消化率的提高，有利于微生物的生长，从而达到提高产气率的目的。康佳丽［15］比较了 4% ～ 10% （以麦秸干重计） NaOH 预处理对产气量的影响，结果显示经 6% NaOH 预处理后的麦秸在 65 g·L － 1 负荷率下的单位 TS 产气量最高，为 380． 9 mL·g － 1 ，与未处理麦秸相比，提高了 49． 9% ，厌氧消化时间缩短了 19 d。庞云芝［26］的研atment Technology for Crop Straw Anaerobic Digestion / LI Shu-lan，MEI Zi-li，ZHANG Guozhi，LIU Ping / （ Biogas Institute of Ministry of Agriculture，Chengdu 610041，China） Abstract： Agricultural crop straws are important biomass energy resources，which are rich in organic content （ 80% ～ 90% ）． It can hardly be utilized by the anaerobic bacteria to produce biogas due to its complicated crystal structure． Therefore，the crop straw should be pretreated by means of destructing the complicated crystal structure so as to be easily utilized by the community of anaerobic bacteria in stalk and straw fermentation． This paper summarized different pretreatment methods including physical，chemical，biological and physic-chemical method at home and abroad． Their effects on straw anaerobic digestion are also discussed． Key words： crop stalk and straw； pretreatment； biogas； fermentation