秸秆厌氧发酵产沼气技术现状进展

袁志慧 尤朝阳 王 磊 张路广

(南京工业大学环境学院， 南京 210000)

秸秆厌氧发酵产沼气技术现状进展

袁志慧 尤朝阳 王 磊 张路广

(南京工业大学环境学院， 南京 210000)

秸秆是世界上数量最大的可再生资源，但是秸秆内木质纤维素的复杂结构和难降解性限制了秸秆的应用，因此秸秆预处理成为秸秆发酵产气的重要一环。本文介绍了木质纤维素预处理物理技术、化学技术、生物技术、联合处理技术和秸秆厌氧发酵研究进展，并对秸秆预处理技术前景进行展望。

秸秆；木质纤维素；预处理；厌氧发酵；沼气

随着环保要求的日益严格和世界化石能源资源的日趋枯竭，生物质能源作为清洁高效的可再生能源正日益受到人们的重视。我国是一个农业大国，每年的农作物秸秆产量可达8亿多t，资源丰富，分布广泛，但是并没有得到充分利用。目前，仍有大量秸秆被随地堆弃或任意焚烧，造成碳源、氮源流失和减少，既产生雾霾污染环境，又是资源的极大浪费，因此，寻找秸秆的有效利用途径尤为重要。

目前秸秆资源化主要有秸秆饲料化、秸秆肥田、秸秆工业原料化(基料、造纸、建筑材料等)和秸秆生物能源化技术(厌氧消化技术、热解气化技术、制乙醇技术、固化技术等)[1]。其中利用以秸秆为代表的木质纤维素原料厌氧消化制取清洁、高效、安全的新能源甲烷，已成为研究的热点并投入实际生产，具有十分深远的经济价值和战略意义。但是在实际生产中秸秆产气率不高，主要原因在于秸秆本身木质纤维素含量高难以分解，因此秸秆消化有发酵启动慢、分解慢、发酵时间长、产气率低、利用率低等问题[2]，由此需要对秸秆进行有效预处理，并优化厌氧发酵条件，提高秸秆发酵速率和产气质量。

1 秸秆厌氧发酵预处理技术

秸秆木质纤维素的一部分结晶区排列整齐，微生物和酶难以入内；木质素内部除了有强大的氢键连接外，还与半纤维素形成稳定的木质素—碳水化合物复合体，将纤维素和半纤维素包裹其中，使酶不易与其接触。因此需要借助一些物理、化学或生物的方法，去除木质素，使纤维素与木质素和半纤维素分离开来，然后破坏纤维素内部结构，使其由结晶态转化成为无定型态，降低纤维素聚合度，才能使木质纤维素得以有效利用。目前国内外对玉米秸秆发酵产气预处理主要包括物理技术、化学技术、生物技术、物理化学和化学生物等联合处理技术。

1.1 物理技术

主要是通过改变农作物秸秆的外部形态或内部组织结构的方法，包括机械加工、辐射、微波、超声波等方法。

(1) 机械加工。机械加工包括切碎、粉碎、磨碎等方法，通过剪切、粉碎和研磨等把纤维原料的粒径减小，降低纤维素的结晶度，增加与纤维素酶的接触面积，常在其他预处理方法之前使用。在对生物质机械加工之前先进行轻微干燥[3]，可以提高纤维素原料的易磨性从而降低机械加工的能源消耗。

(2) 微波。微波即频率在300 MHz～300 GHz的电磁波，在微波作用下，被加热介质中的水分子的极性取向会随着外电场的改变而变化，分子的高速运动使微波场的场能转化为介质内的热能，从而导致原材料温度升高，产生热化、膨化等一系列反应，破坏纤维素分子间的氢键[4]，提高了纤维素的可及度和反应能力。SahaBadal C等[5]研究了微波预处理小麦秸秆条件参数，发现微波预处理秸秆(0.15 ml/g小麦秸秆)在3种酶制剂(纤维素酶、β葡糖苷酶和半纤维素酶)下糖化后糖产量是544±7 mg/g秸秆，产率约为70%；微波酸预处理后得到最大糖产量是651±7 mg/g秸秆，收益率为84%。

(3) 超声波。超声波是频率高于20 000 Hz的声波，预处理能够改变秸秆内部微观结构，其空化作用产生巨大能量使木质纤维素受到振动而破碎，使其分散于液体中释放出多糖，有利于后续秸秆厌氧消化反应[4]。冯磊等[6]研究超声波预处理玉米秸秆发酵发现：未经预处理和超声波处理后日产气量分别是4.54 ml/(g·d)和6.86 ml/(g·d)，提高了51.10%；沼气中平均甲烷浓度由未经预处理的43.83%提高到处理后的47.86%；最佳超声波预处理功率为225W，处理时间为30 min。

1.2 化学技术

化学技术是利用化学制剂对作物的秸秆进行作用，以达到打破秸秆细胞壁中半纤维素与木质素之间的共价键，从而使秸秆消化率得到提高。化学处理主要有碱处理、酸处理、离子液体及氧化等。

(1) 碱法预处理。各种预处理方法中碱处理操作简单便捷，木质素去除效果显著，应用也较为广泛。碱处理是利用NaOH、CaO、Ca(OH)2、KOH或氨溶液等碱性溶液浸泡或喷洒于原料表面，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，从而便于酶水解的进行，提高消化率[7-8]。Barman等[9]研究NaOH煮沸小麦秸秆预处理去除木质素作用，利用不同浓度的NaOH(0.5%～2%)在105 ℃处理小麦秸秆10 min，发现2%的NaOH预处理样品后暴露出的纤维素纤维最多；2%NaOH预处理液处理时木质素和半纤维素最大的去除率分别是70.3%和68.2%。

(2) 酸预处理。酸水解包括浓酸预处理和稀酸预处理，浓酸预处理对设备有腐蚀作用，处理后必须回收，生产成本增加，因此稀酸应用更广泛。稀酸预处理可溶解半纤维、造成纤维素内部的氢键破坏，有利于木质纤维素中的半纤维素、纤维素的水解，可降低木质纤维素聚合度[8,10]。

(3) 离子液体法。离子液体是一种在室温或低温条件下由无机阴离子和有机阳离子相互结合而成的呈液态的盐类化合物。离子液体价格较高，但因其表现出的环境友好等特点，有一定的发展空间。F.Saez等[11]研究发现，用1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐处理大麦秸秆可使纤维素、木聚糖转化率分别为未处理的9倍和13倍，用离子液体在110℃下处理大麦秸秆30 min，可有0.535 g糖/g原料的糖产量，其中多余86%的糖来源于未经离子液体处理时而无法转化的糖，证明离子液体可促进纤维素半纤维素水解。

(4) 氧化法。氧化反应可使木质素单体之间连接的醚键和木质素与糖类复合体之间连接的醚键、缩醛键氧化断裂，故氧化可有效地使木质素分离，半纤维素溶解，以便木质纤维素原料容易酶解和发酵。湿氧化是在加温加压条件下水和氧共同参加的反应。Nadja Schultz-Jensen等[12]通过实验发现在O3预处理并经水洗后的小麦秸秆中纤维素和半纤维素没有变化，但是木质素被去除了95%；侯霖等[13]采用湿式氧化法对玉米秸秆进行预处理，发现玉米秸秆的纤维素得率为75.6%。

1.3 生物技术

生物技术是利用某些微生物(包括真菌、基因工程菌和酶类)来降解原料中的木质素。常用的真菌有白腐菌、褐腐菌和软腐菌，其产生的木质素分解酶系作用于物料，可提高纤维素和半纤维素的转化率。生物预处理常用接种菌种进行预处理，驯化分解木质素或纤维素的菌种再将其接种到秸秆原料中。Rameshwar Tiwari等[14]通过分离出露湿漆斑菌LG7来处理秸秆，分析发现其可以去除木质素，改变木质素骨架结构和纤维素结晶度。

1.4 联合预处理

各种预处理方法都具有其独特的优势和其自身的局限，通过单一方法预处理很难达到较好的效果。在秸秆预处理实际操作中，往往通过物理、化学、生物不同预处理原理组合或预处理方法组合来达到更好的处理效果。

氨纤维爆破法(AFEX)是一定温度(60～100 ℃)和高压(1.7～2.1 MPa)下的液态无水氨处理生物质再快速泄压的方法。液氨可使木质素发生解聚反应，同时破坏木质素与糖类间的联接，使半纤维素水解、纤维素结晶度降低从而改变植物纤维的结构[15]。刘建军[16]在AFEX预处理玉米秸秆条件优化的试验研究中表明在含水率为80%，温度为90 ℃，纤维素酶添加量为15 FPU时，葡萄糖和木糖的总转化率分别为92.14%和67.06%。结果表明AFEX处理对玉米秸秆是一种有效的预处理方式。

热水法是利用高温高压下水穿透生物质的细胞壁使得生物质中的半缩醛键断裂生成酸，从而促进醚键的断裂，有利于半纤维素水解降解为木糖和低聚糖，也可除去部分木质素。这种预处理方法设备成本低，无需化学药品，预处理过程中产生的发酵抑制物少，而且可实现半纤维素和纤维素的分离，便于单独利用半纤维素和纤维素的降解产物[17]。Badal C.Saha等[18]在热水预处理最佳工艺条件下(10%，w/v；200 ℃，5 min)得到550±5mg/g可发酵糖/g玉米秸秆，相当于72%的理论产糖量。TimRogalinski等[19]实验表明高温热水可以导致生物质高度溶解。

张婷[20]研究最优超声波的预处理条件为：NaOH浓度6%，超声时间60min，超声功率360kHz，固液比1:12。累积产气量比稀碱法单独预处理的最优方案提高了31.9%。

2 玉米秸秆厌氧发酵技术

秸秆厌氧发酵是有机废弃物在厌氧条件下经过酸化最终被分解成甲烷、二氧化碳和水等的过程。厌氧发酵包括三个连续的部分，水解阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。

水解阶段：水解产酸细菌胞外酶如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等对有机物体外酶解，将固体有机物转化成可溶性物质；纤维素、半纤维素淀粉等多糖通过反应水解成单糖，再通过反应生成丙酮酸；蛋白质水解成多肽，进而水解成氨基酸，最后变为有机酸和氨肥；脂类可以水解为甘油和脂肪酸，进一步可以形成丙酸、乙酸、丁酸等一些小分子酸及H2和CO2。

产氢产乙酸阶段：产氢、产乙酸菌利用这些可溶性物质作为能量和生长基质，进行厌氧消化，产生乙酸、乳酸等有机酸，以及醇、氨、CO2、H2、硫化物和能量，并形成细胞物质。

产甲烷阶段：乙酸、乙酸盐和H2被产甲烷细菌转化为甲烷。此阶段涉及两组生理上不同的产甲烷菌。其中一组将H2和CO2通过反应转化成甲烷，而另一组可以通过乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷。前者约占产生甲烷总量的1/3，后者约占2/3[21-23]。

目前国内外对预处理后玉米秸秆发酵产气研究主要从控制厌氧发酵条件入手，包括以下几方面。

2.1 温度

微生物只有在一定的温度范围下才能进行正常的代谢和生长繁殖，温度主要是通过对微生物酶的活性的影响而影响微生物的生长代谢；温度还会影响有机物在生化反应中的流向和某些中间产物的形成以及各种物质在水中的溶解度从而会影响到沼气的产量和成分，所以发酵温度是影响沼气发酵的重要因素。根据产甲烷菌在不同温度下的活性将厌氧发酵分为三类：15～20 ℃为低温发酵，20～45 ℃为中温发酵，50～65 ℃称为高温发酵[24]。在实际应用过程中可以根据需要目标和生产条件进行选择。Boukov等[25]研究了中温向高温转变对厌氧发酵的影响，发现温度逐步从37 ℃升高到55 ℃的过程中，47 ℃下的沼气产量和甲烷含量最低；当温度直接从37 ℃升高到55 ℃时，初期沼气产量下降，随后产气量迅速提高。XiaojiaoWang等[26]研究稻草秸秆和牛粪鸡粪共发酵发现一定范围内温度升高可以提升沼气产量，但是由中温(30～40 ℃)发酵到高温(50～60 ℃)发酵由于氨态氮和游离氨累积产生抑制作用使沼气产率下降。LiLianhua[27]研究稻草秸秆高温(55±1)℃、中温(35±1)℃和常温(25±1)℃发酵，结果表明中温发酵沼气产量最高。

2.2 底物浓度

厌氧发酵系统中的总固体浓度，又称料液浓度，是发酵料液中干物质含量的百分比。当总固体浓度高于15%时为干发酵，干发酵一般总固体浓度为15%～40%；总固体浓度低于15%为湿发酵[28]。料液浓度过高会阻碍传质过程，同时也不利于反应产生的甲烷气的释放。有机物负荷率很高时，由于供给产酸菌的养分充分，致使作为其代谢产物的有机物酸产量很大，超过了产甲烷菌的吸收利用能力，导致有机酸在消化液中的积累和pH下降；有机物负荷率偏小则供给产酸菌的原料不足，产酸量偏小，不能满足产甲烷菌的需要。SongZilin等[29]研究发现玉米秸秆和小麦秸秆干物质产气率在总固体质量分数分别为20%和16%时达到最大值，分别为297.78mL/g和242.15mL/g。

2.3 C/N比

C/N值是指原料有机物中的总有机碳含量与总氮含量的比值，C/N值太低，氮过多pH值可能上升，铵盐容易积累，抑制消化进程；C/N过高，氮量不足，挥发性脂肪酸(VFA)容易积累而导致发酵液酸化,厌氧发酵过程中反应物碳氮比在(20～30)：1时为最佳[30]。因此在实际应用中常将秸秆和富氮有机物(如污泥、牲畜粪便)进行合理配比共发酵，从而得到适宜的碳氮比，共发酵同时可以增加发酵系统缓冲性。若控制pH值在7.2～7.3之间时，产酸菌较弱的代谢能力和产甲烷菌较强的代谢能力之间易形成代谢平衡，从而促使厌氧消化过程稳定地进行下去[31]。张娟[32]研究35℃下猪粪与玉米秸秆2：1、猪粪与小麦秸秆3：1和猪粪与玉米秸秆3：1发酵比，发现3种不同原料的配比有着较高的总产气量和甲烷总产气量。不同的原料因其成分不同有不同的最优配比。YUAi-he[33]研究了稻草秸秆发酵产沼气最大产气量的C/N为27.5。

2.4 pH值

pH不仅直接影响生物体内各种酶的催化活性及代谢途径，还能影响生物细胞的形态和结构。各种细菌都有其适应的氢离子浓度，产甲烷菌对pH的适应范围在6.8～7.2之间，因此厌氧发酵产甲烷的最佳pH为中性范围。当pH值低于6.0时，可加入石灰水或者氨水调节，可保证厌氧发酵过程的顺利进行[34]。王永泽[35]统计了不同初始pH值稻草秸秆发酵总产气量，试验得出初始pH为7时发酵累积产气量明显高于其他。ZhangTong等[36]研究发现沼气日产量与pH值和VFA成反比；MeiXiang等[37]研究表明VFA浓度在pH为8.0时达到最高值4 409.51mg/L，此时稻秆降解量也最多，半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为28.60%、47.32%和22.69%，稻秆负荷与发酵pH通过影响稻秆半纤维素、纤维素和木质素的降解，从而影响稻秆厌氧发酵产酸的进程和效果。

2.5 无机盐

无机盐或矿质元素主要为产甲烷菌提供碳源氮源以外的各种重要元素，如P、S、K、Mg、Na、Fe等大量元素和Cu、Zn、Mg、Ni、Co、Mo、Sn、Se等微量元素[38]。有些离子是微生物细胞组成成分，当发酵环境中存在适量无机盐离子时可以促进微生物生长。比如100～200mg/LCa和75～150mg/LMg可促进发酵过程[39]。有毒物质对于厌氧发酵过程来说是相对的[40]，过高浓度无机盐离子会影响微生物生长繁殖，甚至有毒害致死作用。时昌波等[41]研究初始FeCl3加入量为3%，秸秆的厌氧产甲烷效率相对于对照提高了14%。X射线衍射分析结果表明FeCl3存在时，沼渣中纤维素的结晶度显著降低。杨立[22]研究表明添加金属离子组的产气量平均比对照组提高了41.7%。多种金属离子同时存在时，对秸秆厌氧发酵产气效果的影响程度最大的3种金属离子为：Co2+、Cu2+和Mg2+。陈佳一[42]在稻草秸秆中添加Mg2+后发酵试验产气量比对照组高出10%。

3 结语

玉米秸秆经物理、化学、生物或联合预处理后产气范围可达118.84～410ml/gTS[6，24，43-45]，造成产气差异较大的因素是不同地域玉米品种和生长土壤气候环境等原因会导致玉米秸秆成分差异，预处理技术在时间、温度等方面的差别也导致预处理结果的不同。在秸秆预处理中物理处理技术存在能耗大的问题；化学处理技术需要找到不造成二次污染、成本低及对沼气发酵有多种促进作用的化学处理剂；目前研究对纤维素酶制剂与微生物预处理过程中秸秆水解产糖量、效果及微生物之间的相互作用了解不多，对预处理中微生物保持优势生长环境的研究也不够。在秸秆产沼气实际应用中，要综合考虑原料预处理和厌氧发酵条件的各种因素，选择适宜、经济的预处理方法和发酵条件以及工艺。

各种预处理方法都具有其独特的优势和其自身的局限，通过单一方法预处理往往很难达到较好的效果。秸秆预处理技术在实际应用中趋向于多种方法联合使用，这也是秸秆预处理技术研究的一个趋向。在秸秆预处理实际操作中，往往通过组合几种不同的预处理方法来达到更好的效果。通过联合方法的应用，可以吸取不同处理方法的优点，更好的提高其酶水解效果，达到高产量、低能耗、低污染的目的。

[1] 王苹.组合预处理对玉米秸厌氧消化产气性能影响研究[D].北京：北京化工大学，2010.

[2] 覃国栋，刘荣厚，孙辰.NaOH预处理对水稻秸秆沼气发酵的影响[J].农业工程学报，2011，27(S1):59-63.

[3]DavidChiaramonti,MatteoPrussi,SimoneFerreroc.Reviewofpretreatmentprocessesforlignocellulosicethanolproduction,anddevelopmentofaninnovativemethod[J].BiomassandBioenergy，2012,46(SI): 25-35.

[4] 彭姿，谭兴和，熊兴耀，等.木质纤维素糖化前预处理新技术研究进展[J].中国酿造，2013，32(1):1-4.

[5]SahaBC,BiswasA,CottaMA.EnzymaticSaccharificationandFermentationofWheatStrawtoEthanol[J].JournalofBiobasedMaterialsandBioenergy, 2008,2(3):210-217.

[6] 冯磊，陈岩，李润东.超声波预处理对秸秆发酵的影响[J].可再生能源，2013，31(1):66-70.

[7] 杨娟，滕虎，刘海军，等.纤维素乙醇的原料预处理方法及工艺流程研究进展[J].化工进展，2013，32(1):97-103.

[8] 王永忠，冉尧，陈蓉，等.不同预处理方法对稻草秸秆固态酶解特性的影响[J].农业工程学报，2013，29(1):225-231.

[9]BarmanDN,HaqueMA,KangTH.AlkaliPretreatmentofWheatStraw(Triticumaestivum)atBoilingTemperatureforProducingaBioethanolPrecursor[J].BioscienceBiotechnologyandBiochemistry, 2012, 76(12):2201-2207.

[10] 田永兰.酸预处理玉米秸秆与牛粪混合厌氧发酵试验研究[D].河北：华北电力大学，2012.

[11]SaezF,BallesterosM.Enzymatichydrolysisfromcarbohydratesofbarleystrawpretreatedbyionicliquids[J].JournalofChemicalTechnologyandBioechnology,2013,88(5):737-941.

[12]NadjaSchultz-Jensen,ZsófiaKádár,AnnaBelindaThomsen.Plasma-AssistedPretreatmentofWheatStrawforEthanolProduction[J].AppliedBiochemistryandBiotechnology,2011,165(3-4):1010-1023.

[13] 侯霖，薛冬桦，李涛，等.玉米秸秆预处理及水解生成可发酵性糖[J].长春工业大学学报(自然科学版)，2007，28(1):26-28.

[14]RameshwarTiwari,SarikaRana,SurenderSingh.BiologicaldelignificationofpaddystrawandPartheniumsp.UsinganovelmicromyceteMyrotheciumroridumLG7forenhancedsaccharification[J].BioresourceTechnology,2013,135:7-11.

[15]MurnenHK,BalanV,ChundawatSPS,etal.Optimizationoftheammoniafiberexplosion(AFEX)treatmentparametersforenzymatichydrolysisofcornstover[J].BiotechnologyProgress, 2007, 23(4):846-850.

[16] 刘建军.AFEX预处理玉米秸秆条件优化的试验研究[J].三明学院学报，2012，29(6):40-44.

[17] 晏群山.蔗渣预处理酶解糖化的研究[D].广州：华南理工大学，2012.

[18]BadalCSaha,TsuyoshiYoshidaa,MichaelACottaa.Hydrothermalpretreatmentandenzymaticsaccharificationofcornstoverforefficientethanolproduction[J].IndustrialCropsandProducts，2013,44:367-372.

[19]TimRogalinski,ThomasIngram,GerdBrunner.Hydrolysisoflignocellulosicbiomassinwaterunderelevatedtemperaturesandpressures[J].TheJournalofSupercriticalFluids,2008，47(1): 54-63.

[20] 张婷.超声波与稀碱法联合预处理对秸秆厌氧发酵产沼气的影响[D].武汉：湖北工业大学，2009.

[21] 周立霞，黄冲，潘一，等.秸秆制甲烷预处理技术研究进展[J].当代化工，2013，42(3)，310-315.

[22] 杨立.秸秆厌氧发酵产沼气工艺中关键因子的研究[D].武汉：湖北工业大学，2009.

[23] 孙辰.芦笋秸秆NaOH预处理工艺条件和沼气发酵的研究[D].上海：上海交通大学，2010.

[24] 盛凯.秸秆用于沼气发酵原料最优工艺参数研究[D].武汉：华中农业大学，2007.

[25]BouskovaA,DohanyosbM,SchmidtaJE,etal.StrategiesforchangingtemperaturefrommesophilictothermophilicconditioninanaerobicCSTRreactorstreatingsludge[J].WaterResearch, 2005,39(8): 1481-1488.

[26]WangXiaojiao,LuXingang,LiFang.EffectsofTemperatureandCarbon-Nitrogen(C/N)RatioonthePerformanceofAnaerobicCo-DigestionofDairyManure,ChickenManureandRiceStraw:FocusingonAmmoniaInhibition[J].PlosOne,2014,9(5):1-7.

[27]LiLianhua,LiDong,SunYongming,etal.EffectoftemperatureandsolidconcentrationonanaerobicdigestionofricestrawinSouthChina[J].InternationalJournalofHydrogenEnergy,2010,35(13):7261-7266.

[28] 林峰.农作物秸秆干式厌氧发酵特性的研究[D].南京：南京师范大学，2013.

[29]SongZilin,LiYibing,YangGaihe.Effectoftotalsolidconcentrationoncornandwheatstrawbiogasproductionatmoderatetemperature[J].JournalofNorthwestA&FUniversityNaturalScienceEdition，2010，38(12).81-86.

[30] 季艳敏.不同预处理对小麦秸秆和玉米秸秆厌氧发酵产气特性研究[D].西安：西北农林科技大学，2012.

[31]RebacS,GerbensS,LensP,etal.Kineticsoffattyaciddegradationbypsychrophilicallygrownanaerobicgranularsludge[J].BioresourceTechnology,1999,19(3):241-248.

[32] 张娟.不同原料配比产气效果及沼液中产甲烷菌群落结构研究[D].兰州：兰州大学，2009.

[33]YuAihe,LiuZhaobing,ZhaoKeqin.PrimaryStudyonParametersofC/NandC/PforRaisingBiogasProducingEfficiencywithRiceStraw[J].HubeiAgriculturalSciences,2010,49(3): 547-550.

[34] 赵玲.生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2011.

[35] 王永泽，邵明胜，王志，等.pH值对水稻秸秆厌氧发酵产沼气的影响[J].安徽农业科学,2009,37(31):15093-15094,15098.

[36]ZhangTong,LiWei,LiWenjing.TheRelationshipAmongpH,VFAandBiogasProductioninAnaerobicFermentationofMixedManureandStrawwithDifferentRatios[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2010,29(12): 2425-2430.

[37]MeiXiang,ChenJuan,BiLiangxiu.EffectofricestrawloadingrateandpHonstartupofanaerobicfermentationsystemforproductionofacids[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2013,7(9):3548-3554.

[38] 顾夏声，胡洪营，赵由才，等.水处理生物学[M].北京:中国建筑工业出版社，2006:82-115.

[39] 袁振宏.生物质能利用原理与技术[M].北京:化学工业出版社，2005：67-79.

[40] 李少军，朱艳.秸秆制备甲烷中厌氧发酵系统理论的研究[J].宁夏农林科技，2012，53(09)：153-155.

[41] 时昌波，王进，彭书传，等.三价铁离子促进玉米秸秆厌氧发酵[J].农业工程学报，2013，29(13)：218-225.

[42] 陈佳一.农作物秸秆厌氧发酵的接种物驯化特性研究[D].上海：复旦大学，2009.

[43] 刘伟伟，马欢，曹成茂，等.太阳能蒸汽爆破和微波预处理对玉米秸秆产沼气的影响[J].2012，28(22):227-234.

[44] 郭燕.不同化学预处理条件秸秆厌氧发酵特性研究[D].西安：西北农业科技大学，2013.

[45] 楚莉莉，田孝鑫，杨改河.不同生物预处理对玉米秸秆厌氧发酵产气特性的影响[J].东北农业大学学报，2014，45(4)：1-4.

Advances of biogas production from anaerobic fermentation of straw

Yuan Zhihui, You Zhaoyang, Wang Lei, Zhang Luguang

(Nanjing University of Technology, Jiangsu Nanjing 210000)

Straw was one of the renewable resources which had the largest number in the world, however, the complex structure and recalcitrant of lignocellulose in the straw limited its application. Therefore the pretreatment was an important step for straw saccharification and fermentation for ethanol or biogas production. In this paper, some physical, chemical, microbiological, physical-chemical, combined pretreatment methods of straw, and their improvements were introduced, the future of straw pretreatment technology was prospected as well.

straw; lignocellulose; pretreatment; anaerobic fermentation; biogas

2014-10-20；2014-10-28修回

袁志慧，女，1989年生，研究方向：环境工程。E-mail：285760082@qq.com

尤朝阳，副教授；E-mail：youzhaoyang@163.com

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