[發明專利]一種NaOH預處理木薯渣厭氧發酵制備沼氣的方法

無效

• 申請號: 201410208065.5
• 申請日: 2014-05-18
• 公開（公告）號: CN103966265A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 徐浚洋;張軍;王敦球;周宸宇;盛媛;秦艷敏
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物質能源利用技術領域，特別涉及一種NaOH預處理木薯渣厭氧發酵制備沼氣的方法。

背景技術

世界三大薯類之一的木薯，也是僅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物，它廣泛栽培于亞熱帶和熱帶地區,現廣泛分布于中國華南地區，廣西是我國木薯主產區之一，木薯種植面積和產量約占全國的1/3以上，居全國首位，2008 年種植面積為 22.15 萬 hm²，占全國總種植面積的 60%；產量為 433.08 萬 t，占全國總產量的 61.5%；廣東居全國第二位，2008 年種植面積為 8.56 萬 hm²，占全國的 22.9%，產量為158.89 萬 t，占全國的22.6%。據相關報道：我國的木薯每年約有600萬t的產量，且每年以30%左右的比例增長。

木薯含有大量的淀粉，被廣泛用于制取淀粉及作為發酵生產酒精的原料。隨著中國對淀粉需求的增加及木薯制取燃料乙醇、木薯深加工產業的發展，對于木薯的需求也隨之增加。因提取淀粉而產生的大量固體殘渣由纖維素和未被提取的淀粉組成。在我國每年加工木薯成為木薯淀粉產品后的木薯渣有30萬噸,加上加工酒精等其它產品后的木薯渣總計達150萬噸。大量的木薯渣被廢棄,不僅造成資源浪費,而且嚴重污染環境,因而為木薯渣的綜合利用尋求另外的出路已顯得尤為重要。木薯渣中含有淀粉，纖維素，蛋白質等有機物，因此這些生物質類農業廢棄物具有相對較高的生物降解性，通常不含有有毒有害的物質，可統一收集處理。因此，對以木薯渣為代表的農業生產的廢棄物可以采用厭氧發酵處理制取清潔的生物質能源，不但可避免資源的浪費，同時減輕了對環境的污染。此外，沼液沼渣里含有豐富的氨基酸和微量元素，經過處理可作為飼料和飼料添加劑，還可以作為有機肥。

木薯渣中除了含有少量淀粉外還含有大量難降解的纖維素、半纖維素、木質素等，并組成結構復雜，主要成分纖維素是結構緊密的結晶體，而且纖維素好半纖維素被木質素包裹。阻礙了纖維素酶與纖維素的接觸，使得降解過程緩慢，不易被厭氧菌消化，造成厭氧發酵產氣低，經濟效益差，導致實現大規模生產沼氣的困難。針對這一問題，主要通過各種預處理方法（物理法、化學法和生物法）對木薯渣進行發酵前預處理，破壞木質纖維素的結構，來破壞原料中木質素結構來提高微生物消化性能、產氣率和經濟性。其中利用化學方法破壞木質纖維素的共價鍵，該法可使纖維素、半纖維素和木質素膨脹并破話其結晶性，使纖維素溶解并降解，可增加其消化性，提高其分解率。

經過對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號為：201110342696.2，發明名稱為：一種NaOH預處理蘆筍秸稈制取沼氣的方法，該專利自述為：蘆筍秸稈采收、粉碎、接種污泥的準備、NaOH預處理、PH調節及沼氣發酵等過程，其優點：與現有技術相比，蘆筍經過NaOH預處理，破壞了木質纖維素內部組織，將纖維素從木質素和半纖維素的包裹中釋放出來，加速了纖維素的降解，提高了蘆筍秸稈的可生化性、產氣潛力和經濟性。該技術不足在于：需要人工采收，浪費人力和物力，同時需要電動粉碎機對其經行粉碎，消耗能源，增加處理成本。目前大多采用NaOH對農作物秸稈類進行預處理后制取沼氣，而對農業加工的副產物——木薯渣類農業廢棄物進行NaOH預處理并制取沼氣的研究尚未報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種NaOH預處理木薯渣厭氧消化制備沼氣的方法。

本發明的思路：通過NaOH預處理木薯渣，能夠將處理后的木薯渣密度變大，更易于沉入發酵瓶底部，有利于微生物和木薯渣充分接觸，提高原料利用率及產氣量，使木薯渣資源化、能源化和無害化。

具體步驟為：

(1)取濕木薯渣后經過壓榨脫水、晾曬、熱風機烘干后經研缽結塊揉碎，置于60℃的恒溫烘箱中烘干8小時至恒重，所得產物置于4℃的冰箱冷藏備用。

(2)采用質量百分比濃度為0.5~3％的NaOH溶液按照1:10的固液比密閉浸泡步驟(1)制得的產物，浸泡條件設置為：在恒溫氣浴室中80~120℃下浸泡3小時，然后將浸泡的產物取出用蒸餾水洗滌至中性，制得的發酵原料在60℃下烘干備用。

(3)將取自正常的發酵產沼氣系統的發酵殘余物、污水處理廠發酵的顆粒污泥或者污水處理廠厭氧段的顆粒污泥用步驟(1)制得的產物馴化一個月，制得的混合物即為接種污泥。