[发明专利]一种糠醛废水与作物秸秆全浆厌氧发酵制取甲烷的方法

说明书

一种糠醛废水与作物秸秆全浆厌氧发酵制取甲烷的方法属于有机废弃物应用与环保技术；所述方法是：将粉碎后的作物秸秆与糠醛废水均匀混合后密封静置，得预处理混合浆液；向预处理混合浆液中添加Ca(OH)₂，调节PH值至6.5—7.5，得混合浆液，将混合浆液加入到发酵罐中，添加接种污泥和清水，调节TS至4—8％，在34—38℃温度下持续发酵产出甲烷气体15—25天；本方法首次将作物秸秆与硫酸解聚生产糠醛过程中产生的糠醛废水用于甲烷生产应用，具有方法新颖、独特、简单、生产成本低廉、无环境污染、尤其是甲烷总产量高的特点。

技术领域

本发明属于环境保护与有机废弃物资源化、能源化应用技术领域，主要涉及一种采用糠醛废水预处理作物秸秆后全部浆液用于厌氧发酵制备甲烷的工艺方法。

背景技术

作物秸秆处理是我国长期面临的一项难题，通过厌氧发酵技术生产生物燃气—甲烷是目前处理作物秸秆的有效方法之一。但是，作物秸秆中木质纤维素的复杂结构很大程度上限制了甲烷的产出和产率。通过烯酸预处理水解不稳定的半纤维素，进而破坏致密的木质纤维结构，是提高甲烷产量、改善沼气生产的有效方法。

然而，生物质厌氧发酵是以处理废弃物为主要目的的低利润工艺技术，高成本的烯酸预处理技术不具有商业可行性。另外，因厌氧发酵工艺限制(产甲烷菌的最适宜PH环境为6.8—7.2)，酸预处理后的秸秆需冲洗至中性后发酵，秸秆中半纤维素水解的还原糖会随冲洗流失而减少发酵基质，影响厌氧发酵效果。

糠醛废水是作物秸秆与硫酸高温解聚生产糠醛过程中的工业废水，因其具有强酸性、高COD和低毒害性，需经净化处理后排放，提高了产业成本。如何将两种废弃资源有机结合、降低处理成本，并制备出高产量的甲烷，增加额外经济效益十分必要。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，结合厌氧发酵产出甲烷的实际需要，首次提出一种糠醛废水与作物秸秆全浆厌氧发酵制取甲烷的方法，通过以低成本废弃酸液预处理作物秸秆，在解决木质纤维素难降解问题的同时，预处理后的全部浆液通过低成本Ca(OH)₂调节PH后，直接作为发酵基质用于厌氧发酵，达到变废物有效、降低废物无害化处理成本、避免还原糖流失和环境污染、提高产甲烷产量的目的。

本发明的目的是这样实现的:一种糠醛废水与作物秸秆全浆厌氧发酵制取甲烷的方法，所述方法包括以下步骤：

①、预处理阶段：将作物秸秆粉碎成长度尺寸小于2cm的段状，按固液比1g：10ml的比例将粉碎后的作物秸秆与糠醛废水均匀混合后，在34—36℃环境条件下密封静置6天，或者在48—50℃环境条件下密封静置3天，得预处理混合浆液；

②、中和阶段：向预处理混合浆液中添加Ca(OH)₂，搅拌均匀，调节PH值至6.5—7.5，得混合浆液备用；

③、厌氧发酵阶段：将中和阶段得到的混合浆液加入到发酵罐中，添加接种污泥和清水，调节TS至4—8％，搅拌均匀，在34—38℃温度下持续发酵产出甲烷气体15—25天。

本发明首次将作物秸秆与硫酸高温解聚生产糠醛产品过程中产生的糠醛废水用于作物秸秆厌氧发酵以产出甲烷气体的使用，具有以下优点：

1)以糠醛废水为预处理催化剂，降低了预处理成本，节约了糠醛废水净化的成本，避免了处理不当造成环境污染的可能性。

2)预处理技术难度低，条件温和，无需高温高压和特殊材质设备。

3)Ca(OH)₂做为PH调节剂，价格低廉，溶于水后电离出的钙离子可以促进厌氧发酵。