[發明專利]常溫固態催化氨化預處理提高麥秸厭氧產氣量的方法

有效

• 申請號: 201210088370.6
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102604998A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李秀金;袁海榮;鄒德勛;馬淑勍;楊懂艷;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

本發明涉及一種提高秸稈厭氧消化生物氣產量的一種預處理方法，尤其涉及一種常溫固態AQ催化氨化預處理提高麥秸厭氧消化生物氣的方法。

背景技術

我國是世界上最大的農業國家，每年產生秸稈重量達7億多噸，其中麥秸產生量為1.4億噸左右，占總量的19.7％。除了較少部分作造紙以及其他原料外，大量秸稈被露天焚燒或者用于還田，嚴重影響環境質量以及交通運輸安全，同時也造成了資源的浪費。

厭氧消化技術可以把秸稈轉化為清潔能源，是實現資源能源化利用的一條有效途徑。由于秸稈的木質纖維素含量較高，厭氧微生物對其降解能力有限，導致常規厭氧消化過程歷時長，消化效率低，產氣量少，投入產出效益差等，從而限制了秸稈用于生物氣的大規模應用與發展。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、化學和生物法。常用的化學預處理法有酸化、堿化、氨化和氧化等。專利ZL03126286.4公開了秸稈生化飼料的生產方法，在溫度50℃～260℃、壓力為1～20個大氣壓下，利用3～5％的氨進行化學處理，然后蒸煮20～60分鐘，之后降溫，在發酵池內20℃～30℃下發酵15～20天，檢查其飼料化的效果。預處理流程復雜，預處理在高溫高壓下進行，操作難度大，運行成本高，不易推廣。

文獻：馬淑勍等.氨化預處理對稻草厭氧消化產氣性能影響，農業工程學報，2011，27(6)：294-299.中采用NH₃·H₂O為預處理藥劑，對麥秸進行中溫(30℃)氨化預處理7天，再室溫晾氨2～3天后用于厭氧消化？天；其氨化時間和曬氨時間合計為9～10天。該方法與未經氨化預處理的方法相比累計產氣量提高了8～38％，其不足之處是氨化預處理時間較長。

為了更大限度地提高秸稈厭氧消化產氣量，避免額外另加N源，更好的利用預處理藥劑自身來調節厭氧消化過程中的C/N比，本發明采用常溫固態蒽醌(Anthraquinone，AQ)催化-氨化預處理方法來提高秸稈厭氧消化產氣量。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種提高秸稈厭氧消化產氣量的方法。

本發明的具體制備方法如下：

A.將含氨溶液、催化劑和水均勻混合后噴灑在切碎的秸稈上，密封，在10～28℃下密封保存，在此期間每天測定密封袋中物料的pH，當pH值變化趨于穩定不再有明顯變化時視為預處理完成，本方法的預處理時間為4天；

所述的秸稈為麥秸、玉米秸和稻草等農作物秸稈；經粉碎至≤2cm；經自然風干且沒有發霉。

所述含氨溶液是NH₃·H₂O和NH₄HCO₃，其添加量以NH₃和秸稈所含C/N為20～30∶1；

當以麥秸為原料時，其中NH₃·H₂O的添加量為麥秸干重的2～4％，NH₄HCO₃的添加量為麥秸干重的9～18％；

所述的催化劑為蒽醌(化學式：C₁₄H₈O₂)，其用量為秸稈干重的0.05～0.1％；

所添加的水量應使秸稈總的含水量(包括秸稈本身含水、氨水中的水和額外添加的水)占秸稈干重的2.5～5.5倍；較佳的是3-4倍。

通常秸稈吸收其干重6倍的水時方為飽和，而本發明添加的水量沒有全部浸濕秸稈，為半干狀態，因此稱為固態催化-氨化預處理；

B.將步驟A預處理后的秸稈與接種物一起加入厭氧發酵反應器中，再加入自來水至反應器總容積的80～90％形成厭氧反應液，封蓋，使反應器內的物料保持在中30～35℃溫度下進行厭氧反應，厭氧反應時間根據累積產氣量占總產氣量的80-90％而確定，本方法的厭氧反應時間為25～35天。

厭氧反應液中秸稈的質量濃度為5～10％，接種物質量濃度為15～30％。

所述的接種物為含有甲烷菌的厭氧消化液，如沼氣池的厭氧消化液或污水處理廠的厭氧污泥等。

測定預處理前后和厭氧前后進出料的總固體含量TS和總揮發性固體VS，以及pH值等參數，用于評價蒽醌(AQ)催化-氨化預處理效果。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：