[发明专利]一种秸秆糖化酸化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种秸秆糖化酸化处理方法，属于秸秆综合利用环保技术领域。

背景技术

我国是一个农业大国，秸秆资源丰富，每年约有8亿吨产出，但是因为其降解困难，耗时较长，并没有很好的资源化利用。对秸秆进行预处理，是提高秸秆生物质利用率的有效手段之一。

秸秆细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，三者相互交织组成的致密结构，妨碍了酶、微生物或化学试剂对于每种成分的作用，任何一种成分的降解受到其他成分的制约。因此，木质纤维素致密结构的打开和降解是秸秆生物质转化的首要步骤。

传统的秸秆厌氧发酵系统，无论是一相还是两相发酵，均将重点放在甲烷的产量上，而忽略了有价值的中间产物。本发明是快速有效的降解秸秆中的木质纤维素和其他有机质，得到高浓度高价值的中间产物，并根据实际需要，进行再加工(比如进行提纯后用作化学合成原料，发酵后获取生物乙醇，当然也可以用于高效的沼气生产)。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种秸秆糖化酸化处理方法，该方法能耗低、秸秆的利用率高、糖化效果好，可快速有效的降解秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素和其他有机质，得到高浓度高价值的中间产物。

首先，本发明提供一种高效酸化菌群发酵液，其用于对秸秆进行糖化酸化处理。

所述高效酸化菌群发酵液的制备方法包括以下步骤：

S1、取沼液，分离浓缩得固相和液相；

所述沼液可为现有技术传统沼液，优选为来自沼气工程中的沼液，更优选为以秸秆为原料的沼气工程中的沼液；所述分离浓缩可用振动筛；

S2、将所述固相用酸调节pH至4-5.5，放置1-3天，制得处理固相；所述酸可为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等中一种或几种；

S3、将复合添加剂、秸秆和所述液相按照重量比例1-2∶8-12∶80-120混合，优选按重量比例1:10:100混合，放置至少2天后制得秸秆糖化液；所述复合添加剂按重量份计，包括CaO 5-500份和纤维素酶0.1-10份；优选包括CaO 10-250份和纤维素酶0.5-5份；进一步优选包括CaO 50份和纤维素酶1份；

S4、将所述处理固相加入到所述秸秆糖化液中，调节起始pH值为6.5-7.5进行反应，直至当挥发性脂肪酸(VFAs)的含量不升高时反应完成，制得高效酸化菌群发酵液；优选直至当连续3天挥发性脂肪酸的含量不升高时反应完成；优选在制备高效酸化菌群发酵液过程中(例如步骤S3和S4)适当加入所述液相，以补充水分的蒸发造成的盐度升高。

其次，本发明提供一种秸秆糖化酸化处理方法，包括利用上述高效酸化菌群发酵液和上述复合添加剂对秸秆进行糖化酸化处理；将秸秆快速糖化、酸化，处理后分离固液产物。

一般地，所述秸秆糖化酸化处理方法中所述复合添加剂、秸秆和所述高效酸化菌群发酵液的重量比例为1-2∶8-12∶1-3；优选重量比例为1∶8-10∶1-2；进一步优选重量比例为1∶9-10∶1.5-2。

优选地，所述秸秆糖化酸化处理方法包括分多次对秸秆进行处理，直至将秸秆彻底地处理完毕；当每一次糖化酸化处理液中挥发性脂肪酸的含量不升高时，表明本次秸秆糖化酸化处理完成，结束本次秸秆糖化酸化处理；优选分5-8次对秸秆进行处理。

一般地，优选当连续3天糖化酸化处理液中挥发性脂肪酸的含量不升高时，表明本次秸秆糖化酸化处理完成；通常对于新加入的秸秆第一次进行糖化酸化处理的时间为15-20天；一般常温条件下进行处理即可。

一般对秸秆进行糖化酸化处理5-8次，可将秸秆彻底地处理完毕。单位干物质秸秆的酸化率可达70％以上。

具体地，将秸秆(新的)第一次进行糖化酸化处理后分离出液相，再补加新的上述高效酸化菌群发酵液和新的上述复合添加剂继续对固相中秸秆进行糖化酸化处理，一般如此循环处理多次，例如5-8次，可将秸秆彻底地处理完毕。

一般地，在所述糖化酸化处理后分离固液产物，液体产物为高浓度高价值的中间产物，可根据实际需要，进行再加工，比如进行提纯后用作化学合成原料，或进一步发酵后获取生物乙醇，或者用于高效的沼气生产；固体产物可作为有机肥料(原料)。

一般地，考虑到运输或存放的便利性，本发明所述高效酸化菌群发酵液可以先进行适当浓缩(如用振动筛)后再运输到需要对秸秆处理的场所(如田间地头)；使用时加水兑至原浓度，然后再按照以上所述复合添加剂、秸秆和高效酸化菌群发酵液的重量比例混合。例如为便于运输或存放，将所述高效酸化菌群发酵液浓缩4-5倍。