[發明專利]氫氧化銨中溫水飽和預處理提高麥秸生物氣產量的方法

無效

• 申請號: 201210086504.0
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102604997A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李秀金;楊懂艷;袁海榮;張亞甜;朱保寧;劉研萍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何俊玲

技術領域

本發明屬于生物質能源領域，具體涉及一種利用氫氧化銨作為氨化預處理劑，在中溫水飽和條件下對麥秸進行預處理，然后進行厭氧消化產生生物氣的方法。?

背景技術

我國是發展中國家，也是農業大國，隨著中國經濟的快速發展，能源短缺與發展存在諸多的不平衡。然而農業生產殘留的農作物麥秸卻沒有得到有效利用。農作物麥秸作為最大的生物質能源之一，可通過多種途徑轉化成生物質能，從而緩解我國能源短缺的現狀，對我國社會經濟的可持續發展具有重要意義。?

通過厭氧消化技術把麥秸轉化為清潔能源——生物氣，是解決農作物麥秸浪費和實現資源化利用的一條有效途徑。?

不同于一般的厭氧消化原料，麥秸的木質纖維素結構特殊，且含量較高，而厭氧微生物對木質纖維素的降解能力又較弱，導致常規厭氧消化過程緩慢、消化效率低、產氣量少、投入產出效益差等，限制了麥秸用于生物氣生產的大規模應用。?

通過對麥秸進行預處理，可以提高其厭氧消化性能。目前的預處理方法有物理、生物和化學方法?；瘜W處理方法以其處理效果好和操作方便等優點得到廣泛應用?；瘜W預處理中堿化技術尤其是NaOH的處理效果最好，但文獻：鄭明霞Enhancing?anaerobic?biogasfication?of?corn?stove?through?wet?state?NaOH?pretreatment.Bioresource?Technology，2009，100：5140-5145的研究結果發現由于NaOH堿度太大，廢液污染環境、對反應器的要求較高、且在厭氧消化階段需添加微生物所需要的N源、鈉離子對厭氧消化系統產生抑制等因素導致其成本較高。氨化技術由于同時具有堿化作用、又能提供氮源、中和潛在酸性等優勢而被大家廣泛應用于提高其飼料價值，但用于厭氧消化產氣時，如果含水率較低會導致其預處理時間較長，產氣量提高有限。?

發明內容

本發明所提供的氫氧化銨中溫水飽和預處理提高麥秸生物氣產量的方法，包括以下步驟：?

A.將氨水、水和粉碎后的麥秸混合均勻，于30-35℃下密封保存7天，出料；?

所述的麥秸為麥秸、玉米秸和稻草等農作物麥秸，將麥秸粉碎至不大于2cm。?

所述的氨水(NH₃·H₂O)濃度為25％，其添加量按氨(NH₃)含量占麥秸干重的2～6％計。?

所添加的水量應使預處理后麥秸的含水率為70～80％之間，此時總的含水量占麥秸干重的4-7倍，此時麥秸處于飽和狀態，水能夠充分發揮載體作用，而使氨到達麥秸的纖維層，從而達到最佳的預處理效果，因此稱為“水飽和預處理”。?

B.向厭氧消化裝置中投加預處理后的麥秸和接種污泥，并加水至反應器總容積的75～80％，形成混合懸浮液，連接好產氣裝置，使物料在(35±1)℃的溫度下進行厭氧發酵50～60天。?

混合懸浮液中麥秸的添加量為50～65g干麥秸/L，其中厭氧消化污泥的含量為MLSS＝15g/L(麥秸不計在內)。?

測定預處理前后及厭氧發酵前后進出料的總固體含量TS和總揮發性固體VS，C/N比，總產氣量、單位VS產氣量等參數，以評價氨化水飽和預處理的效果。?

本方法具有以下有益效果：?

1)氨化水飽和預處理后中添加的水既能充分發揮氨化預處理的效果，破壞麥秸內木質纖維素的結構和改變其化學成分，使麥秸易于降解；有效避免使用高濃度堿而造成干物質損失大，對后續厭氧消化不利等缺陷；同時，麥秸已達到近水飽和狀態，充分受到浸潤，而又不存在多余的殘液，此時能夠充分發揮水在氨化預處理過程的載體作用，使小分子氨充分接觸到木質纖維素組分，有效縮短氨化預處理的時間，提高氨化預處理的效果。?

2)氨化水飽和預處理除起到堿性預處理的效果，同時氨的添加量能夠提供厭氧消化階段微生物生產所需要的N源。氨化預處理后消化系統內C/N比在25～40范圍內，無需額外為厭氧消化裝置投加N源，彌補了NaOH預處理后麥秸進行厭氧消化仍需補充N源的缺陷，降低了麥秸預處理后進行厭氧消化生產生物氣的成本。?

3)氨化作用后的麥秸直接用于厭氧消化能對麥秸厭氧消化過程中反應液pH值的降低起到很好的緩沖作用，避免酸化現象的出現，更易于達到穩定的產氣效果。同時氨的添加量又不會使整個厭氧消化系統的游離氨的濃度過高而產生?氨抑制效應，整個消化過程運行平穩，僅需25～27天。?