[發明專利]一種利用酸化發酵液回流處理農作物秸稈的方法及其應用

無效

• 申請號: 201210005307.1
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102533871A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王芬;季民;王拓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于生物質能源化領域，更加具體地說，主要涉及一種利用農作物秸稈酸化發酵液回流處理秸稈的方法。

背景技術

污水廠污泥在填埋之前需要進行穩定化處理，厭氧消化是一種有效的方法，同時厭氧消化還因其能夠產生能源而引起越來越多的重視。厭氧消化可以達到污泥減量化資源化的目的，但是剩余污泥的厭氧消化過程是一個緩慢困難的過程，這主要是細胞壁保護細胞免受滲透裂解，進而阻礙了細胞內物質的消化。酸預處理是一種有效的促進厭氧消化的手段，主要是對細胞壁的破解作用，表現在消化時間縮短，產氣量增加。一般的預處理方法有：化學氧化(臭氧氧化等)，物理方法(熱解等)、超聲波等。但同時我國每年農作物秸稈產量巨大，秸稈可以作為一種資源加以利用，但是在我國的廣大農村地區，秸稈大部分都被直接焚燒或者廢棄堆置。這不僅造成了秸稈資源的浪費，因而合理高效利用秸稈資源已經成為整個社會關注的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，利用農作物秸稈發酵液對農作物秸稈進行酸化預處理，縮短厭氧消化所需時間，提高產氣量，降低運行成本，提供一種農作物秸稈發酵液回流預處理農作物秸稈提高兩相厭氧消化效率的方法。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種利用酸化發酵液回流處理農作物秸稈的方法，將農作物秸稈進行水解酸化，然后將其酸性發酵液回流對農作物秸稈進行酸化預處理(即酸解)，再將預處理后的農作物秸稈進行水解酸化發酵。

可利用本發明的方法處理的農作物秸稈產物進行甲烷的生產。

其中農作物秸稈可選擇使用普通農作物秸稈(例如農作物玉米秸稈)，利用機械粉碎機將其粉碎，粉碎后過篩子，篩分后的秸稈存放在通風干燥處保存備用，秸稈粉末尺寸優選20～50目。

本發明的技術方案利用農作物秸稈在兩相厭氧消化過程中水解酸化階段產生的發酵液進行農作物秸稈預處理，所得的發酵液中含有大量揮發性脂肪酸(VFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有機酸。預處理時間：12～48h，優選20-40h；預處理所用為秸稈水解酸化發酵液。預處理時，稱取篩分后秸稈粉末，按照固液質量比為(1∶10)～(1∶20)將秸稈浸泡于發酵液中。預處理后農作物秸稈液相中總化學需氧量(TCOD)增加3000-1000mg/L，且液相中纖維素等物質顯著增加。

將預處理后農作物秸稈進入水解酸化池進行水解酸化發酵，經預處理后，農作物秸稈水解酸化速度與效率大大加快，經水解酸化后，產生大量揮發性脂肪酸，使發酵液pH值降至2-4。此階段秸稈的質量百分濃度為20wt％-40wt％，水力停留時間為20-75小時，優選30-60h。

最后將水解酸化后的農作物秸稈通過污泥泵進入產甲烷池，進入產甲烷階段。此階段水力停留時間為100-220小時，優選150-200h。

利用本發明的技術方案，可使甲烷產量提高50％-90％；提高厭氧消化產氣量，減少厭氧產甲烷階段所需時間，降低秸稈預處理成本。

本發明的技術方案利用農作物秸稈兩相厭氧消化過程中水解酸化階段產生的發酵液進行農作物秸稈預處理，所得的發酵液中含有大量揮發性脂肪酸(VFAs)，比如乙酸、丙酸、丁酸等有機酸。與傳統厭氧消化工藝相比，本發明的優點在于：充分利用水解酸化過程中產生的揮發性脂肪酸，對農作物秸稈進行酸化預處理，縮短厭氧消化停留時間，提高消化產氣效率。本發明可以應用于農作物秸稈厭氧消化處理工藝的升級改造、新建農作物秸稈消化工藝等，經推廣后可以提高產甲烷量，減少農作物秸稈消化時間，充分利用水解酸化階段產生的有機酸，實現農作物秸稈資源化，產生顯著的環境效益和經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發明的技術方案。

實施例1

秸稈經過機械粉碎后，經過風干干燥。篩分選取30目粉末與回流的秸稈水解酸化液按照固液比1∶10(質量比)混合，預處理時間24h。預處理后農作物秸稈液相中總化學需氧量(TCOD)增加1453mg/L。預處理后秸稈通過污泥泵進入水解酸化池，水力停留時間48h，測得秸稈濃度24.5％，發酵液pH值降至3.46。水解酸化后秸稈通過污泥泵進入產甲烷池，水力停留時間150h，產甲烷量提高67.4％。

實施例2