一種玉米秸稈微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玉米秸稈微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，是將收獲的新鮮玉米秸稈清選、切碎、調(diào)整濕度后，裝填入密閉的專用設施中壓實，并用塑料薄膜封蓋處理30天左右，依靠秸稈自身攜帶的氧氣和菌群實現(xiàn)秸稈的好氧厭氧聯(lián)合預處理，處理后的秸稈用于沼氣發(fā)酵，屬廢棄物資源化利用領域。玉米秸稈收獲后直接粉碎、密封裝填，解決沼氣工程原料貯存過程中防火、防雨、防霉爛以及直接貯存占地面積大、安全隱患高的問題；依靠玉米秸稈自身攜帶的空氣和菌群在密封設施中自發(fā)進行微生物好氧和厭氧串聯(lián)預處理，解決預處理成本高、操作復雜的問題；經(jīng)過本發(fā)明所述方法處理后的玉米秸稈，比未處理秸稈的厭氧消化產(chǎn)氣速率提高20％，產(chǎn)氣量提高15％。
【專利說明】一種玉米秸稈微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玉米秸桿預處理方法，具體是通過對玉米秸桿清選、切碎、調(diào)整濕度、密封處理等，利用秸桿自身攜帶的氧氣和菌群進行微生物好氧和厭氧串聯(lián)預處理，實現(xiàn)玉米秸桿有效貯存和高效厭氧消化產(chǎn)氣的預處理方法，屬廢棄物資源化利用領域。
【背景技術】
[0002]秸桿厭氧消化技術可以達到能源回收、物質(zhì)循環(huán)、環(huán)境保護和促進農(nóng)民增收等多重效果，是我國農(nóng)作物秸桿的重要利用方式之一，逐漸受到我國政府的重視和支持。玉米秸桿的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，占秸桿總量的80%。纖維素、半纖維素易被厭氧微生物分解利用，而木質(zhì)素填充于纖維素骨架中較難降解，并且木質(zhì)素在細胞壁中與纖維素及半纖維素相互交聯(lián)，使得纖維素及其它可發(fā)酵物質(zhì)難以被厭氧微生物或酶降解利用，直接進行厭氧消化，會出現(xiàn)啟動慢、效率低、秸桿轉(zhuǎn)化利用率低等問題。大量研究結果表明，秸桿預處理技術可破壞木質(zhì)素、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素之間連接，并對其進行一定程度的預降解，有效提高秸桿厭氧消化性能，因此，有效的預處理方式是實現(xiàn)秸桿規(guī)?；茉崔D(zhuǎn)化的如提和關鍵。
[0003]常見的秸桿預處理方法包括物理法、化學法、生物法等。物理方法有機械粉碎、超聲波處理、膨化處理、微波處理、蒸汽爆破等，其目的主要是增加厭氧微生物與基質(zhì)的接觸面積，或通過破壞細胞壁結構使處理后的秸桿更易于消化，物理方法操作簡單，處理時間短，但能耗大?；瘜W方法主要有氨化、堿化、酸化等，可改變秸桿的化學組成、結構和物理性質(zhì)，處理后秸桿厭氧消化效率高，但操作復雜，容易形成二次污染。生物方法是利用具有強木質(zhì)纖維素分解能力的微生物對秸桿進行生物降解，破壞纖維素-木質(zhì)素-半纖維素之間的連接，具有處理條件溫和、沒有環(huán)境污染、處理效果好等優(yōu)點，但微生物菌群的培養(yǎng)和菌劑的制備過程復雜，對環(huán)境要求高。以上方法都存在處理成本高，不易于工程推廣應用等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述不足，本發(fā)明提供了一種玉米秸桿微生物好氧和厭氧串聯(lián)預處理方法。
[0005]本發(fā)明所述的微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，是在玉米秸桿收獲季節(jié)，將新鮮的玉米秸桿清選、切碎、調(diào)整濕度后，裝填入密閉的專用設施中壓實，并用塑料薄膜封蓋處理30天左右，處理前期依靠存留在秸桿中的氧氣好氧升溫,待環(huán)境中氧氣耗盡后，依靠厭氧酸化微生物對秸桿進行厭氧酸化，從而實現(xiàn)`玉米秸桿的好氧厭氧聯(lián)合預處理。
[0006]本發(fā)明所述的玉米秸桿，是指新鮮收獲的秸桿，含水率較高的青秸桿和含水率較低的干秸桿皆可。要用機械切碎，長度不超過3厘米，并根據(jù)原料的干濕情況調(diào)整含水率至60-70%。
[0007]本發(fā)明所述的專用設施，底部和四周可用磚、混凝土砌成，也可用塑料薄膜鋪面，需保證不漏水、不漏氣。
[0008]本發(fā)明所述的預處理方法，需將秸桿逐層裝填入專用設施中，每填30厘米，用人踩、機械輾壓等方法壓實，填至高出地面2-3米時，用整塊塑料薄膜封蓋，然后壓一層厚20-30厘米的泥土夯實，防止空氣和雨水進入，密封處理30天左右。
[0009]本發(fā)明所述的預處理方法，可根據(jù)處理后秸桿的氣味、質(zhì)地評判預處理效果，帶有濃郁酸味且質(zhì)地松散柔軟的秸桿最適合作為沼氣工程的原料。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:玉米秸桿收獲后直接粉碎、密封裝填，可解決沼氣工程原料貯存過程中防火、防雨、防霉爛以及直接貯存占地面積大、安全隱患高的問題；依靠玉米秸桿自身攜帶的空氣和菌群，在密封設施中自發(fā)地進行微生物好氧和厭氧串聯(lián)預處理，可解決預處理過程中成本高、操作復雜的問題；經(jīng)過本發(fā)明所述方法處理后的玉米秸桿，比未處理秸桿的厭氧消化產(chǎn)氣速率提高20%，產(chǎn)氣量提高15%。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明所述的微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法的具體操作方法如下:
[0012](I)秸桿粉碎。玉米秸桿收獲后，剔除腐爛變質(zhì)和帶有泥沙的秸桿，剩余秸桿運送至秸桿沼氣工程粉碎間，用粉碎機等機械切碎，長度不超過3厘米，盡量做到隨收隨運，隨運隨切，不能晾曬或堆放過久；
[0013](2)秸桿調(diào)整。根據(jù)工序(I)所得原料的干物質(zhì)濃度，高時添加適量水分，低時晾曬或加入木屑、麩皮等干料，調(diào)整濕度使其保持在60-70% ；
[0014](3)秸桿裝填。經(jīng)過工序(2)后的秸桿盡快裝填入底部和四周用磚、混凝土砌成的密封的專用設施中，或全部用塑料薄膜鋪面，防止?jié)B水和漏氣。裝填過程中要隨時攤開，逐層填滿，每填30厘米，用人踩`、機械輾壓等方法壓實，特別注意將四角壓實，防止處理過程中塌陷。秸桿填至高出地面2-3米時，用整塊塑料薄膜封蓋，然后壓一層厚20-30厘米的泥土夯實，防止空氣和雨水進入；
[0015](4)秸桿好氧厭氧串聯(lián)預處理。秸桿堆放貯存30天左右。貯存初期，秸桿依靠自身攜帶的氧氣和好氧微生物進行好氧升溫處理，氧氣消耗完畢后，秸桿在無氧條件下利用厭氧微生物進行厭氧發(fā)酵預處理，待原料具有酸味且質(zhì)地松散柔軟后，即可取用作為沼氣工程原料。
【權利要求】
1.一種玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，是在玉米秸桿收獲季節(jié)，將新鮮的玉米秸桿清選、切碎、調(diào)整濕度后，分層裝填入密閉的專用設施中壓實，并用塑料薄膜封蓋處理30天左右，依靠秸桿自身攜帶的空氣和菌群實現(xiàn)玉米秸桿的好氧厭氧聯(lián)合預處理。
2.如權利要求1所述的玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，其特征在于:含水率較高的青秸桿和含水率較低的干秸桿皆可適用本方法。
3.如權利要求2所述的玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，其特征在于:將所述的秸桿粉碎成不超過3厘米的細段，并根據(jù)其干濕情況調(diào)整含水率至60-70%。
4.如權利要求1所述的玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，其特征在于:所述的專用設施底部和四周可用磚、混凝土砌成，也可用塑料薄膜鋪面，保證密封狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，其特征在于:玉米秸桿在專用設施中密封處理30天左右。
6.如權利要 求1所述的玉米秸桿微生物好氧厭氧串聯(lián)預處理方法，其特征在于:根據(jù)處理后秸桿的氣味、質(zhì)地評判預處理效果，處理后秸桿帶有濃郁酸味且質(zhì)地松散柔軟則處理效果好。
【文檔編號】C12P5/02GK103805638SQ201210451259
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】陳羚, 董保成, 趙立欣, 羅娟, 宋成軍, 萬小春 申請人:農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院