[發明專利]人工濕地植物生物質資源的應用

無效

• 申請號: 201210412248.X
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN102899115A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 何明雄;胡啟春;祝其麗;潘科
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10L1/02;C12P5/02
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本申請是申請日2010年05月28日，申請號201010187068.7，發明創造名稱“人工濕地植物生物質資源的應用”的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種生物質資源的應用及用其制備燃料的方法，尤其涉及一種人工濕地植物生物質資源的應用及用其制備燃料的方法。

背景技術

人工濕地是20?世紀70?年代蓬勃興起的處理污水的方式，它的原理主要是利用濕地中基質、濕地植物和微生物之間的相互作用，通過一系列物理的、化學的以及生物的途徑來凈化污水。濕地植物是人工濕地的核心，在人工濕地技術中起著重要作用，主要包括直接吸收氮、磷等污染物，通過根系輸氧促進根區的氧化還原反應與好氧微生物活動及增強和維持介質的水力傳輸等。通過濕地植物不但可以去除污染物，還可以促進污水中營養物質的循環和再利用，同時還能綠化土地，改善區域氣候，促進生態環境的良性循環。人工濕地具有去除污染效果好、運行費用低和易維護等特點，已被廣泛用于污水處理中。然而對于人工濕地植物的資源化和后續利用研究較為缺位，形成了人工濕地技術的二次污染問題。

另外，現有技術中固體成型燃料、沼氣和燃料乙醇一般采用農作物秸稈等為原料。農作物秸稈由于其質量輕、體積大，運輸成本較高，同時區域性較為明顯，主要適用于我國北方等糧食主產區；并且季節性較為明顯。并且，采用農作物秸稈為原料制備的燃料乙醇，由于其木質素含量較高，乙醇發酵效率低；農作物秸稈等為原料制備沼氣其產量也較低。同時在現有技術中生產燃料乙醇其預處理一般采用的是酸處理，其處理條件較為激烈，對設備腐蝕性較強，降低了設備的使用壽命。

人工濕地植物，由于其生長速度快、生物量較高，如水葫蘆等，據報道，每畝水葫蘆的年產量可達5萬噸；同時，濕地植物一次種植，可以永久收獲，且采用水體中的營養物質作為營養源，不需額外添加營養物，因此，其種植成本較低；另外，人工濕地植物作為一種木質纖維類的生物質資源，具有較高的纖維素和半纖維素含量，較低的木質素含量，并且具有較高的熱值，因而可作為一種新的生物質資源而加以利用。但目前這些濕地植物沒有得到妥善處置，造成了資源浪費和二次污染等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有人工濕地及制備固體成型燃料、沼氣和燃料乙醇存在的上述問題，提供一種人工濕地植物生物質資源的應用及用其制備燃料的方法，本發明不僅可解決人工濕地的二次污染問題，而且可以制備品質優于現有技術的固體成型燃料、沼氣和燃料乙醇，提高乙醇發酵率，實現資源有效化利用；通過建立人工濕地——生物能源藕聯技術模式，實現人工濕地技術和生物能源技術的藕聯，經濟適用性好、凈化效果穩定和資源有效利用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種人工濕地植物生物質資源的應用，其特征在于：利用人工濕地植物生物質資源為原料制取燃料。

利用人工濕地植物生物質資源為原料制取固體成型燃料。

所述制取固體成型燃料為將人工濕地植物生物質資源經切割、干燥，再壓縮成塊狀或顆粒狀形成固體成型燃料。

所述人工濕地植物生物質資源經切割至6-10?cm、干燥至含水率小于15%，再經過固體成型設備壓縮成塊狀或顆粒狀作為固體成型燃料。

利用人工濕地植物生物質資源為原料制取沼氣燃料。

所述制取沼氣燃料為將人工濕地植物生物質資源切割至6-10?cm，直接放入厭氧發酵裝置中發酵制取沼氣燃料。

利用人工濕地植物生物質資源為原料制取乙醇燃料。

所述制取乙醇燃料為將人工濕地植物生物質資源經自然干燥至含水率小于10%、粉碎過20-80目篩，再經過預處理、酶水解、發酵制取乙醇燃料。

所述預處理為，將原料放入濃度為1%的NaOH溶液中，原料與NaOH溶液的質量比為1：10，在室溫、180?rpm下處理12小時，再在原料和NaOH的混合料中加入濃度為31%的H₂O₂處理12?小時，固液分離后，收集固體殘渣，并且水洗滌，調節pH至4.8，用于酶水解。

所述酶水解為，將預處理后的固體殘渣加入pH4.8、0.1?M檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.0%-4.0%的纖維素酶，在45-50°C，120?rpm的條件下處理6-12小時。

所述發酵為，將酶解結束后的水解液用NaOH調整至pH?6.5，再接種乙醇發酵菌株，在30°C，180?rpm的條件下振蕩培養至少24?小時。