[发明专利]一种秸秆沼气发酵的原料预处理新方法

说明书

技术领域：

本发明属于可再生能源领域，具体涉及一种秸秆沼气发酵的原料预处理新方法。

背景技术：

中国是一个农业大国，每年产生约8亿吨农作物秸秆。以2005年为例，全国稻草、玉米秸、麦秸的产量分别为2.11亿吨、2.02亿吨和1.07亿吨，分别占全国秸秆总量的25.10％、24.00％和12.73％。当然，本文所述的秸秆，除了农作物秸秆(如稻草、玉米秸、麦秸等)，还包括大量草本类能源植物(如皇草、象草、柳枝稷、芒草、狼尾草)。目前，秸秆的能源化利用方式主要有焚烧、气化、热解、乙醇发酵和沼气发酵。与其它转化技术相比，利用沼气发酵技术处理利用秸秆，不仅可以产生高效、清洁的高品位能源，同时产生的沼渣和沼液还可以直接用作有机肥料，不失为一种行之有效的出路。沼气发酵技术本身是一种非常成熟的技术，利用该技术转化秸秆为新型能源，可以缓解我国常规能源紧张状况、提高农村人民的生活质量；另一方面，又可解决作物秸秆的出路问题，减少因其露天焚烧、乱堆乱置等带来的对环境不利影响。实际上，我国已经明确将秸秆沼气作为一项主要的可再生能源进行重点支持发展。

众所周知，秸秆复杂的木质纤维结构是阻碍其生物降解的重要因素，因此在进行沼气发酵之前，通常需要对秸秆进行预处理。常用的预处理方法包括物理预处理、化学预处理、生物预处理，从目前的应用来看，主要采用物理预处理+化学预处理相结合的方法，即切碎/粉碎+酸/碱预处理。然而，目前采用的酸碱预处理方法主要为强酸或强碱预处理，例如盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾，这种预处理方法普遍存在设备腐蚀问题，且需要大量的水对预处理后的原料进行清洗或需要大量的酸碱进行中和。当用水进行清洗时，会损失溶解性有机质，当用酸碱中和时，又会产生大量的钠离子和氯离子，不仅可能抑制厌氧发酵，还可能造成环境污染，而且会影响沼渣的后续利用。以上问题严重影响了酸碱预处理在规模化秸秆沼气工程上的应用，因此，开发一种秸秆原料预处理新方法是规模化秸秆沼气工程推广的关键之一。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可避免设备和管道腐蚀，避免溶解性有机质的损失，减少碱金属离子的大量引入积累，避免厌氧发酵抑制和环境污染，有利于沼渣的后续利用，能降低单位沼气产量的预处理成本的秸秆沼气发酵的原料预处理新方法。

本发明的秸秆沼气发酵的原料预处理新方法，其特征在于，包括以下步骤：

将秸秆原料粉碎，加入到预处理反应器中，添加挥发性脂肪酸或含挥发性脂肪酸的有机废水，添加量按挥发性脂肪酸与秸秆干物质质量比为1∶4～15，再向预处理反应器中加水调节秸秆干物质质量浓度为8％～15％，搅拌混合物料使其均匀，密封预处理反应器后进行加热浸泡预处理，控制预处理温度为80℃～160℃，预处理时间为0.5h～5h，得到预处理后的原料。

预处理后的原料可以进入后续的沼气发酵过程。

所述的将秸秆原料粉碎优选是将秸秆原料粉碎至粒径0.5～1cm。

所述秸秆包括但不局限于稻草、麦秆、玉米秸、米草、狼尾草、皇草、象草，可以是未经预沼气发酵过的原料，也可以是经预沼气发酵过的原料。

所述挥发性脂肪酸包括甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸或异丁酸，优选为乙酸。

作为本发明的一种改进，可以采用含上述挥发性脂肪酸的有机废水进行预处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法采用腐蚀性较弱的挥发性脂肪酸进行预处理，避免了设备和管道的腐蚀；

(2)本发明方法采用挥发性脂肪酸进行预处理，由于挥发性脂肪酸本身就是沼气发酵的良好底物，无需对预处理后的原料进行清洗，不仅避免溶解性有机质的损失，还可以直接利用挥发性脂肪酸进行沼气发酵，提高沼气产量，这在一定程度上可以降低单位沼气产量的预处理成本；

(3)本发明方法采用挥发性脂肪酸进行预处理，由于酸性较弱，只需添加少量碱或进行稀释处理即可进行后续沼气发酵，减少了碱金属离子的大量引入积累，避免厌氧发酵抑制和环境污染，有利于沼渣的后续利用。

附图说明

图1是本发明实施例1～3和对照例1～3的沼气发酵结果对照。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：