蒸煮米厂废水与稻草的协同厌氧共消化：颗粒大小及接种物与底物比例对沼气生成动力学及能量平衡的影响

《BioEnergy Research》：Synergistic Anaerobic Co-Digestion of Parboiled Rice Mill Wastewater and Rice Straw: Influence of Particle Size and Inoculum-to-Substrate Ratio on Biogas Kinetics and Energy Balance

本研究利用稻米加工废水（PRMWW）与稻秆（RS）共消化，优化碳氮比至23，中等颗粒尺寸的RS（1.18-2.36mm）最佳，产生439mL/gVS biogas，并实现83%挥发性固体降解及43.75kWh/MgVS净能源增益。

　　

摘要

厌氧消化（AD）是一种可持续的废物转化为能源的技术，既能够解决环境污染问题，又能实现可再生能源的生成。本研究探讨了蒸煮稻米厂废水（PRMWW）的潜在用途，评估了其共消化过程的能量平衡，并分析了厌氧消化过程中对水资源的需求。由于PRMWW的营养成分分布不均衡，尤其是碳含量较低，因此将其与稻草（RS）等木质纤维素基底共消化可以改善营养平衡并促进木质纤维素的降解，从而提高整体消化效率。为了平衡碳氮比（C/N）并提供用于增强沼气生产的结构碳，将稻草加入到PRMWW中。在适温条件下测试了不同碳氮比的各种共底物组合。研究还分析了稻草颗粒大小对沼气产量的影响，发现中等大小的颗粒（1.18–2.36毫米）产生的沼气量高于小颗粒（0.6–1.18毫米）和大颗粒（2.36–4.75毫米）。相应的小颗粒、中等颗粒和大颗粒产生的沼气产量分别为363毫升/克VS_added、439毫升/克VS_added和313毫升/克VS_added。此外，观察到当碳氮比超过某个临界值时，由于氮的限制，沼气产量会下降。在碳氮比为23的情况下，使用中等大小的稻草颗粒时，甲烷和沼气的产量分别为235毫升/克VS_added和439毫升/克VS_added，挥发性固体（VS）含量减少了83%。研究还考察了接种剂与底物比例（I/S，范围为0.5至4）对消化器性能的影响，最佳比例I/S=1时，沼气和甲烷的产量分别为443毫升/克VS_added和267毫升/克VS_added，生物降解率达到了72%。修正后的Gompertz模型（MGM）显示，在2.60±0.71天的延迟期后，甲烷产量最高，为268.59毫升/克VS_added。对PRMWW和稻草进行厌氧共消化（ACoD）的能量平衡分析表明，其净能量收益为43.75千瓦时/毫克VS_added，显示出比单独消化更高的能量产出。

厌氧消化（AD）是一种可持续的废物转化为能源的技术，既能够解决环境污染问题，又能实现可再生能源的生成。本研究探讨了蒸煮稻米厂废水（PRMWW）的潜在用途，评估了其共消化过程的能量平衡，并分析了厌氧消化过程中对水资源的需求。由于PRMWW的营养成分分布不均衡，尤其是碳含量较低，因此将其与稻草（RS）等木质纤维素基底共消化可以改善营养平衡并促进木质纤维素的降解，从而提高整体消化效率。为了平衡碳氮比（C/N）并提供用于增强沼气生产的结构碳，将稻草加入到PRMWW中。在适温条件下测试了不同碳氮比的各种共底物组合。研究还分析了稻草颗粒大小对沼气产量的影响，发现中等大小的颗粒（1.18–2.36毫米）产生的沼气量高于小颗粒（0.6–1.18毫米）和大颗粒（2.36–4.75毫米）。相应的小颗粒、中等颗粒和大颗粒产生的沼气产量分别为363毫升/克VS_added、439毫升/克VS_added和313毫升/克VS_added。此外，观察到当碳氮比超过某个临界值时，由于氮的限制，沼气产量会下降。在碳氮比为23的情况下，使用中等大小的稻草颗粒时，甲烷和沼气的产量分别为235毫升/克VS_added和439毫升/克VS_added，挥发性固体（VS）含量减少了83%。研究还考察了接种剂与底物比例（I/S，范围为0.5至4）对消化器性能的影响，最佳比例I/S=1时，沼气和甲烷的产量分别为443毫升/克VS_added和267毫升/克VS_added，生物降解率达到了72%。修正后的Gompertz模型（MGM）显示，在2.60±0.71天的延迟期后，甲烷产量最高，为268.59毫升/克VS_{addedadded，显示出比单独消化更高的能量产出。}