[发明专利]一种超声细胞破碎联合好氧水解处理秸秆的方法

说明书

本发明涉及沼气发酵技术领域，具体而言，涉及一种超声细胞破碎联合好氧处理秸秆的方法，包括以下步骤：将秸秆风干，经粉碎处理后过筛，得到秸秆粉；将粪便与水均匀混合，在发酵设备中进行处理，得到接种物；将所述秸秆粉与水均匀混合，进行超声破碎处理，得到秸秆浆液；将所述秸秆浆液、所述接种物以及水在容器中均匀混合，所述容器连接曝气装置进行好氧水解处理，得到秸秆水解物；将所述秸秆水解物放入发酵设备中进行厌氧发酵，收集产生的甲烷。本发明使得秸秆中的纤维素能够在低温下进行降解，增加秸秆的水解效果，便于秸秆在发酵过程中能够加快启动周期，以增加产甲烷含量，具有安全、投入成本低、甲烷产量高的特点。

技术领域

本发明涉及沼气发酵技术领域，具体而言，涉及一种超声细胞破碎联合好氧处理秸秆的方法。

背景技术

我国是农业生产大国，农作物在每年收成之后，均会产出大量的秸秆。一直以来，秸秆主要用于农村取暖，少部分用于还田、饲料化、堆沤有机肥等，但其利用率仍处于较低的水平，如何使秸秆高值化利用成为我国农村发展的主要问题。

厌氧发酵技术是利用微生物在厌氧条件下分解有机物产生可再生能源的方法，因此，发展秸秆发酵产甲烷技术不失为一种资源利用之举，其不但可以产生可再生能源甲烷，发酵后的剩余物还可作为有机肥用于农业。

然而，由于秸秆的主要成分为纤维素，使用传统的厌氧发酵技术处理秸秆时纤维素的降解率较低，纤维素的降解步骤被认为是秸秆厌氧发酵的限速步骤，导致甲烷的产量较低。为此，人们提出采用高温水解法和氧化钙水解法对秸秆进行预处理，但两者分别需要增设高温处理装置和氧化钙预处理装置，进而导致其投入成本相应增加，同时还会存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明解决的问题是如何安全有效地提高秸秆发酵的甲烷产量。

为解决上述问题，本发明提供一种超声细胞破碎联合好氧处理秸秆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将秸秆风干，经粉碎处理后过筛，得到秸秆粉；

将粪便与水均匀混合，在发酵设备中进行处理，得到接种物；

将所述秸秆粉与水均匀混合，进行超声破碎处理，得到秸秆浆液；

将所述秸秆浆液、所述接种物以及水在容器中均匀混合，所述容器连接曝气装置进行好氧水解处理，得到秸秆水解物；

将所述秸秆水解物放入发酵设备中进行厌氧发酵，收集产生的甲烷。

进一步地，在将所述秸秆浆液、所述接种物以及水在容器中均匀混合，所述容器连接曝气装置进行好氧水解处理，得到秸秆水解物的步骤中，水解温度为35℃-40℃，水解时间为8h-20h。

进一步地，在将所述秸秆浆液、所述接种物以及水在容器中均匀混合，所述容器连接曝气装置进行好氧水解处理，得到秸秆水解物的步骤中，所述曝气装置的每次曝气持续时间为8min-15min，两次曝气之间的间隔时间为1h-4h。

进一步地，在所述将所述秸秆浆液、所述接种物以及水在容器中均匀混合，所述容器连接曝气装置进行好氧水解处理，得到秸秆水解物的步骤中，所述秸秆浆液与所述接种物的质量比为1.5:1-3:1，所述秸秆浆液、所述接种物与水的混合物的固含量为3％-8％。

进一步地，在所述将所述秸秆粉与水均匀混合，用超声细胞破碎仪进行超声破碎处理，得到秸秆浆液的步骤中，采用超声细胞破碎仪进行超声破碎处理，所述超声细胞破碎仪的超声破碎功率为500W-900W，超声破碎时间为10min-50min，超声破碎温度为25℃-45℃。

进一步地，在所述将所述秸秆粉与水均匀混合，用超声细胞破碎仪进行超声破碎处理，得到秸秆浆液的步骤中，所述秸秆粉与水的体积比为1:2.5-1:3.5。