[发明专利]组合预处理小麦秸秆生产沼气方法

说明书

本发明提供一种组合预处理小麦秸秆生产沼气方法，所述方法包括：采用硫酸喷淋、磷酸预浸、油茶壳乙酰基辅助催化及温和蒸汽爆破组合预处理，再进行酶解糖化和发酵生产沼气。本发明采用磷酸预浸处理可以降低后续蒸汽爆破预处理的强度，同时磷酸也可以作为沼气生产的磷源。油茶壳和油茶饼粕中含有丰富的蛋白质、乙酰基和一定量的天然表面活性剂皂素，在蒸汽爆破中乙酰基脱落转化为乙酸可催化预处理过程；油茶皂素在预处理、酶解糖化和发酵过程中发挥助剂作用，提高反应效率，降低转化成本。

技术领域

本发明涉及生物质技术，具体涉及一种组合预处理小麦秸秆生产沼气方法。

背景技术

沼气是一种绿色节能环保的新型燃料，在资源循环利用、节能减排、防止全球变暖、保护大气环境和生态环境等方面具有重要作用。生物质的大部分有机物可被转化为甲烷气体，发酵残余的残渣大大减少，发酵残渣还可以作为优良的液体肥料或进行堆肥化加以利用。小麦秸秆中含有丰富的纤维素和半纤维素，是转化沼气的理想原料。小麦秸秆中纤维素、半纤维素和木质素三大组分组成的结构比较致密，需要进行预处理提高微生物的分解转化效率。

生物质预处理有多种方法，大致可分为物理法、化学法和生物法等。物理方法预处理已研究的有机械粉碎、微波照射、冷冻粉碎和辐射处理等。

发明内容

本发明提供一种组合预处理小麦秸秆生产沼气方法，发挥过程耦合的协同作用，最大程度提高生物质资源利用率，降低化学品和酶制剂消耗，降低蒸汽消耗，提高反应效率，缩短酶解时间，降低转化成本，提高沼气甲烷产量。

一种组合预处理小麦秸秆生产沼气方法，包括：

1)将小麦秸秆用硫酸喷淋；

2)将经硫酸喷淋后的小麦秸秆用磷酸溶液浸泡；

3)将经磷酸溶液浸泡后的小麦秸秆与油茶壳、油茶饼混匀后进行蒸汽爆破处理，蒸汽爆破压力为0.5-0.7MPa；达到维持压力的时间后立即降低至常压；

4)将经蒸汽爆破处理后的物料用纤维素酶进行酶解；

5)将经酶解后的物料进行厌氧发酵，制备沼气。

优选地，小麦秸秆事先经粉碎处理，更优选粉碎至长度小于等于30mm。

通常，小麦秸秆水份≤12％。通常将小麦秸秆清理去杂，除去不含铁器等杂质。

优选地，油茶壳、油茶饼粕事先经粉碎处理，更优选粉碎至40目。

通常，油茶壳、油茶饼粕水份≤12％。

优选地，步骤1)中，小麦秸秆与硫酸的重量比为(990-1010):(0.4-0.6)；例如1000:0.5。

所用硫酸溶液的质量浓度可为0.8-1.2％，例如1％。

通常，可在室温或常温条件下进行硫酸喷淋。

研究发现，硫酸喷淋可以促进小麦秸秆木质素、纤维素和半纤维素细胞壁结构软化。

优选地，步骤2)中，以原料小麦秸秆重量计，小麦秸秆与磷酸的重量比为(990-1010):(150-170)；例如1000:160。

所用磷酸溶液的质量浓度可为1.8-2.2％，例如2％。

优选地，步骤2)中，用磷酸溶液浸泡的温度为35-45℃，例如40℃；浸泡时间为20-40min，例如30min。

可选地，步骤步骤2)中浸泡后的磷酸溶液可循环使用。浸泡后的小麦秸秆用于后续蒸汽爆破处理。

磷酸预浸处理可以降低后续蒸汽爆破预处理的强度，同时磷酸也可以作为沼气生产的磷源。