通入外源氢提高秸秆发酵沼气中甲烷浓度的研究Enhancement of methane concentration in biogas from mesophilic anaerobic digestion of straw by adding exogenous hydrogen gas
乔玮1,2,任征然1,2,熊林鹏1,2,董仁杰1,2,3
摘要(Abstract):
沼气提纯是制备生物天然气的重要过程,实验在玉米秸秆中温连续厌氧发酵反应器中通入外源H2,考察外源H2通入量对秸秆产气性能、沼气组分以及发酵稳定性的影响。研究发现,当每天向每升反应器(有效容积)通入1.5 L的H2时,反应器运行6 d达到稳定,沼气中甲烷体积百分率由54%提纯到93%。由于CO2的消耗,pH由7.17升高到8.04。此阶段实验组和对照组挥发性固体(VS)去除率分为45%和49%,没有显著性差异(P值为0.40)。乙酸浓度为(170±39)mg·L-1,丙酸浓度为(8±5)mg·L-1;对照组乙酸浓度为(45±5)mg·L-1,其他VFAs均未检测到。通入外源H2反应器的溶解在液相的氢气(液相氢)为(2.6±1.2)μmol·L-1,对照组液相氢浓度为(20.7±7.4)μmol·L-1。通入外源H2并未对产气和VFA的降解产生严重的抑制作用。综合所研究各项结果,外源H2可以有效地提纯沼气,对发酵和稳定性没有显著的影响。
关键词(KeyWords): 秸秆;甲烷发酵;外源H2;沼气提纯;甲烷
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(51408599);北京市科技计划课题(D1611000016003,D1611000016001);山东省重点研发课题(2016ZDJS11A07)。
作者(Author): 乔玮1,2,任征然1,2,熊林鹏1,2,董仁杰1,2,3
DOI: 10.3969/j.issn.1003-9015.2019.03.016