[发明专利]一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法

说明书

本发明涉及一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法，属于秸秆预处理技术领域。为解决现有秸秆预处理方法预处理时间长、效率低的问题，本发明提供了一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法，采用酸性亚硫酸氢钠和黄贮法联用对秸秆进行预处理，将亚硫酸氢钠与硫酸混合配制成酸性亚硫酸氢钠，将其作为SPORL试剂添加到秸秆黄贮过程中，将SPORL试剂与黄贮联合对秸秆进行预处理。本发明预处理过程破坏秸秆木质纤维素结构，增加微生物可生化面积，显著缩短了秸秆预处理时间，提高了秸秆产气效率，获得了高效、低成本的秸秆预处理技术，对寒区沼气工程的推广与应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于秸秆预处理技术领域，尤其涉及一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法。

背景技术

农业废弃物中的秸秆主要成分为木质纤维素类物质，纤维素、半纤维素和木质素共同构成了植物细胞壁的主要成分，亦即天然木质纤维素原料的主要组成成分。植物细胞壁结构非常紧密，在纤维素、半纤维素和木质素分子之间存在着不同的结合力。纤维素和半纤维素或木质素的结合主要依赖于氢键。半纤维素和木质素之间除了氢键外，还存在着化学键的结合，致使从天然纤维素中分离的木质素总含有少量的碳水化合物。

预处理是植物纤维原料进行生物转化的第一步。预处理的目的是改变天然纤维素的结构，破坏纤锥素-木质素-半纤维素之间的连接，降低纤维素的结晶度，脱去木质素，增加原料的疏松性以增加纤维素酶系与纤维素的有效接触，从而提高酶解效率。

而秸秆中能被微生物有效利用的结构是半纤维素和纤维素，可以通过分解转化为糖类加以利用，秸秆中不能被生物转化的成分-木质素含量较高，并将纤维素和半纤维素包裹住，使其难以被微生物直接降解利用，厌氧发酵时水解酸化缓慢、产气周期长、秸秆利用效率低，因此限制了秸秆的能源化利用。

发明内容

为解决现有秸秆预处理方法预处理时间长、效率低的问题，本发明提供了一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法。

本发明的技术方案：

一种适用于寒区农业废弃物秸秆沼气化的高效预处理方法，采用酸性亚硫酸氢钠和黄贮法联用对秸秆进行预处理，具体为将亚硫酸氢钠与硫酸按一定体积比配制成酸性亚硫酸氢钠，将所得酸性亚硫酸氢钠逐层喷洒到粉碎好的秸秆原料中使秸秆达到一定的含水率，然后将秸秆原料压实密封贮存一定时间完成预处理。

进一步的，所述亚硫酸氢钠与硫酸的体积比为3:1。

进一步的，所述亚硫酸氢钠的浓度为6wt％，硫酸的浓度为0.05～0.4wt％。

进一步的，所述硫酸的浓度为0.2wt％。

进一步的，所述秸秆原料为玉米秸秆。

进一步的，所述秸秆的含水率为55～70％。

进一步的，所述贮存时间为20d。

进一步的，所述贮存温度为常温，贮存过程可在室外进行也可在室内进行，春夏秋冬季节均可进行，无需额外增加热源，尤其适用于东北寒区秋冬季节秸秆贮存与预处理。

本发明的有益效果：

本发明将不同浓度硫酸与特定浓度亚硫酸氢钠混合配制酸性亚硫酸氢钠，将其作为SPORL试剂添加到秸秆黄贮过程中，将SPORL试剂与黄贮联合对秸秆进行预处理。本发明预处理过程破坏秸秆木质纤维素结构，增加微生物可生化面积，显著缩短了秸秆预处理时间，提高了秸秆产气效果，获得了高效、低成本的秸秆预处理技术，对寒区沼气工程的推广与应用具有重要意义。

附图说明

图1为对比例1-5与实施例2不同预处理时间得到的预处理产物所含半纤维素、纤维素和木脂素的含量对比图；