[發明專利]一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法

有效

• 申請號: 202011448872.6
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112609492B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 蘇小紅;劉偉;王欣;范超;王雪;王玉鵬;周闖;秦國輝;陸佳
• 申請（專利權）人: 黑龍江省能源環境研究院
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;D21B1/02;C12P5/02
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 趙君

本發明涉及一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法，屬于秸稈預處理技術領域。為解決現有秸稈預處理方法預處理時間長、效率低的問題，本發明提供了一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法，采用酸性亞硫酸氫鈉和黃貯法聯用對秸稈進行預處理，將亞硫酸氫鈉與硫酸混合配制成酸性亞硫酸氫鈉，將其作為SPORL試劑添加到秸稈黃貯過程中，將SPORL試劑與黃貯聯合對秸稈進行預處理。本發明預處理過程破壞秸稈木質纖維素結構，增加微生物可生化面積，顯著縮短了秸稈預處理時間，提高了秸稈產氣效率，獲得了高效、低成本的秸稈預處理技術，對寒區沼氣工程的推廣與應用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于秸稈預處理技術領域，尤其涉及一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法。

背景技術

農業廢棄物中的秸稈主要成分為木質纖維素類物質，纖維素、半纖維素和木質素共同構成了植物細胞壁的主要成分，亦即天然木質纖維素原料的主要組成成分。植物細胞壁結構非常緊密，在纖維素、半纖維素和木質素分子之間存在著不同的結合力。纖維素和半纖維素或木質素的結合主要依賴于氫鍵。半纖維素和木質素之間除了氫鍵外，還存在著化學鍵的結合，致使從天然纖維素中分離的木質素總含有少量的碳水化合物。

預處理是植物纖維原料進行生物轉化的第一步。預處理的目的是改變天然纖維素的結構，破壞纖錐素-木質素-半纖維素之間的連接，降低纖維素的結晶度，脫去木質素，增加原料的疏松性以增加纖維素酶系與纖維素的有效接觸，從而提高酶解效率。

而秸稈中能被微生物有效利用的結構是半纖維素和纖維素，可以通過分解轉化為糖類加以利用，秸稈中不能被生物轉化的成分-木質素含量較高，并將纖維素和半纖維素包裹住，使其難以被微生物直接降解利用，厭氧發酵時水解酸化緩慢、產氣周期長、秸稈利用效率低，因此限制了秸稈的能源化利用。

發明內容

為解決現有秸稈預處理方法預處理時間長、效率低的問題，本發明提供了一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法。

本發明的技術方案：

一種適用于寒區農業廢棄物秸稈沼氣化的高效預處理方法，采用酸性亞硫酸氫鈉和黃貯法聯用對秸稈進行預處理，具體為將亞硫酸氫鈉與硫酸按一定體積比配制成酸性亞硫酸氫鈉，將所得酸性亞硫酸氫鈉逐層噴灑到粉碎好的秸稈原料中使秸稈達到一定的含水率，然后將秸稈原料壓實密封貯存一定時間完成預處理。

進一步的，所述亞硫酸氫鈉與硫酸的體積比為3:1。

進一步的，所述亞硫酸氫鈉的濃度為6wt％，硫酸的濃度為0.05～0.4wt％。

進一步的，所述硫酸的濃度為0.2wt％。

進一步的，所述秸稈原料為玉米秸稈。

進一步的，所述秸稈的含水率為55～70％。

進一步的，所述貯存時間為20d。

進一步的，所述貯存溫度為常溫，貯存過程可在室外進行也可在室內進行，春夏秋冬季節均可進行，無需額外增加熱源，尤其適用于東北寒區秋冬季節秸稈貯存與預處理。

本發明的有益效果：

本發明將不同濃度硫酸與特定濃度亞硫酸氫鈉混合配制酸性亞硫酸氫鈉，將其作為SPORL試劑添加到秸稈黃貯過程中，將SPORL試劑與黃貯聯合對秸稈進行預處理。本發明預處理過程破壞秸稈木質纖維素結構，增加微生物可生化面積，顯著縮短了秸稈預處理時間，提高了秸稈產氣效果，獲得了高效、低成本的秸稈預處理技術，對寒區沼氣工程的推廣與應用具有重要意義。

附圖說明

圖1為對比例1-5與實施例2不同預處理時間得到的預處理產物所含半纖維素、纖維素和木脂素的含量對比圖；