[发明专利]一种秸秆类生物质的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，具体是一种秸秆类生物质的预处理方法，更具体的是由秸秆类生物质通过生物化学的方法实现其三大主要组分纤维素、半纤维素和木质素的转化及降解。

背景技术

由于传统能源的日益短缺，使得包括生物质在内的可再生能源的利用正在兴起，有望在未来的能源结构中扮演重要角色，农作物秸秆是地球上最丰富的生物质资源，据不完全统计，全世界每年可产生近20亿吨秸秆，而我国农作物秸秆年产量约为6～7亿吨，居世界之首，除去用于造纸、饲料外，还约有4亿吨秸秆可作为能源物质加以利用。

秸秆类生物质在利用过程中面临的主要技术障碍有两个：一是木质素包裹在纤维素和半纤维素的外面，从而对纤维素和半纤维素的降解构成了一层屏障；二是纤维素自身的高结晶结构不易降解，与非结晶区相比，纤维素的结晶区又占主体地位，可高达70％，因此预处理是利用木质纤维素生物燃料和生物制品的关键途径。

针对秸秆沼气发酵过程中发酵效率低的问题，农业部规划设计研究院自主研发了秸秆一体化两相厌氧消化工艺技术，并将青贮饲料制作工艺改进为适于秸秆厌氧消化的预处理技术，自2009年至今该工艺已在天津、山东、陕西、山西、浙江、湖北等地推广应用近30余座，运行效果良好。

但是从该工艺的应用情况看，秸秆沼气工程的发酵罐规模都不大，容积多在500～1500m³之间，原因在于需要配置青贮池，为保证原料的稳定性，青贮池容积要求能容纳一个收获季中秸秆用量，占地面积大。以发酵罐规模为1000m³的沼气工程为例，每天约可消纳青贮秸秆10t(约15m³)，按运行一年计算，配套青贮池容积需要5400m³，占地约1500m²。因此，传统的场内青贮方式严重制约了该类沼气工程的规模化发展。

中国专利200910194728.1公开了一种秸秆类生物质的分级利用方法，该方法利用气爆技术对秸秆类生物质进行预处理，处理成本高，不利于扩大应用。另外中国专利CN103740767A公开了一种提高秸秆类生物质厌氧消化效率的预处理方法，该预处理方法采用化学药剂进行处理，造成环境污染，药剂浪费，而且处理时间长。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种秸秆类生物质的预处理方法，利用该方法可以有效转化及降解秸秆中富含的纤维素、半纤维素和木质素，为加工秸秆类生物质提供便利。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种秸秆类生物质的预处理方法，包括以下步骤：

1)秸秆类生物质整秆收获后，进行干燥处理，使含水率达到15～25％；

2)将步骤1)得到的秸秆类生物质进行粉碎，粉碎细度≦3mm；

3)将步骤2)得到的秸秆类生物质粉末放入浸泡池中，加入沼液使含水量达到40～50％，在55～65℃下进行好氧堆沤4小时；

4)加入沼液至秸秆类生物质粉末完全浸入其中，接种EM菌浸泡3～5天；

5)抽出沼液，然后接种益生菌混合后密闭，使浸泡后的秸秆类生物质粉末在密闭的条件下发酵降解8～10天后取出备用。

所述秸秆类生物质选择以下物质中的一种或几种：稻草、麦草、豆秸、高粱结、玉米芯、玉米秆和棉花秆。

所述干燥过程，采用自然风干，干燥过程通风除湿。

所述EM菌接种量是秸秆类生物质重量的1‰～1％。

所述益生菌接种量是秸秆类生物质重量的0.5‰～1％，可以全部是乳酸菌，也可以是50％以上乳酸菌与酪酸梭菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌其中的一种或多种混合。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明与现有技术相比，工艺简单，便于操作。

2.本发明运行成本低廉，效率高，不会污染环境。

3.本发明采用“好氧堆沤+沼液浸泡+微生物处理”的方法，对秸秆类生物质的三种组分(木质素、纤维素和半纤维素)进行了充分降解和转化，实现秸秆类生物质利用最大化。

附图说明

图1为一种秸秆类生物质的预处理方法的操作流程图

具体实施方式

实施例1