[发明专利]农作物秸秆保质储存的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农作物秸秆保质储存的预处理方法，以提高后续生产沼气时的利用率，属于农业固体废弃物处理与资源化领域。

背景技术

农作物秸秆是最丰富的生物质资源，是可再生能源，但目前对秸秆的利用并不合理，除一部分作于饲料、造纸或直接燃烧用于农户炊事外，其余大多被丢弃在田间或就地焚烧，不仅造成资源的浪费，还对大气环境造成严重污染。利用秸秆生产沼气是秸秆资源化利用缓解能源短缺问题，并避免秸秆直接燃烧造成环境污染及能量大量浪费的有效途径。然而秸秆结构复杂，木质素含量高，在正常条件下很难被微生物高效利用。目前利用秸秆产沼气是直接对其进行厌氧发酵，存在着处理时间长及秸秆的厌氧发酵产甲烷转化率低等缺点。因此，对秸秆进行适当的预处理，以提高其利用率是秸秆沼气化利用的关键。

秸秆在自然风干的过程中会发生木质化作用，而且，干秸秆的成分中木质素含量高，木质素结构稳定，阻止了微生物对纤维素的作用，如将其溶解则会耗费很大的能量，造成运行成本大幅度提高。研究发现，刚收获的青秸秆中糖分等营养成分要大大高于风干后的秸秆，但若不加以保存，这些可溶性有机组分就会被微生物消耗或通过植物的生理作用转化为木质素，造成后续处理困难。然而，秸秆的收获期较短，要想保持其中的糖分及阻止其组织木质化，在饲料领域通常采用青贮的方法，以达到保质的目的。但是，通常的青贮又难于适应大规模的集中收割。因此，探索适合于大规模的后续秸秆保质储存的方法是秸秆高效发酵产沼气的又一关键问题。

本发明通过对果实收获期的秸秆进行一系列紧凑而及时的预处理，保证了青秸秆中的糖分等营养成分不被微生物利用或被转化为木质素，降低了后续处理的成本，并大大提高了秸秆资源化的利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种最大程度保证农作物青秸秆中糖分等营养成分的秸秆保质储存技术，与其他技术相比具有处理时间短、利用率高、效果稳定等优点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种农作物秸秆保质储存的预处理方法，按果实收获要求时期，在收获果实的同时，或在果实收获后24小时之内，将秸秆破碎到长度10mm以下，进行加热，达到秸秆的水分降到重量分数11%以下。

所述加热是在温度55℃～80℃加热，加热时间为2～10分钟。

本发明可以将破碎后的秸秆上加入pH调节剂,搅拌后，使秸秆pH能够降到3.8～4.2，调节剂的作用灭活其中有害的微生物。

所述调节剂为酸、碱、有机溶剂或氧化剂或所述这些物质的混合物。

所述酸调节剂，主要包括甲酸、硝酸、盐酸、乙酸、有机酸或它们当中的两种或两种以上的混酸。

所述碱调节剂，常用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水。

所述氧化剂调节剂，包括双氧水、次氯酸盐或臭氧。

所述有机溶剂为乙醇。

所述加热方式是采用微波。

加热过程中加热一批秸秆所得蒸汽用于加热后一批秸秆，或被加热后的秸秆本身的热量用于加热下一批秸秆。

具体说明如下：

所述农作物秸秆保质储存的预处理方法，按果实收获要求时期，在收获果实的同时，或在果实收获后24小时之内，将秸秆破碎到长度10mm以下，并进行加热。这样在收获果实的24小时之内破碎且进行加热，保证了环境中微生物还未开始利用秸秆中的糖分等营养物质，且24小时内秸秆自身所含酶也还未使秸秆木质化，最大程度地保留了秸秆中的营养物质。作为预处理的第一道工序将秸秆破碎到10mm以下，以便于后续加热等处理。

所述将破碎过的秸秆进行的加热处理，加热过程是温度在55℃～80℃，作用时间为2～10分钟。这样控制加热温度和作用时间，使秸秆中的水分充分蒸发，以保证酶高温缺水失活，防止了秸秆的木质化，同时保证了营养成分不易被微生物消耗。

所述对破碎过的秸秆进行加热处理，其特征是在24小时之内，使所加热秸秆的水分降到重量分数11%以下。这样快速而及时地将水分降至11%以下，则酶因缺水而失活，从而避免秸秆木质化，同时环境中的微生物也因秸秆所含水分太少而不能利用其糖分等营养物质，最大程度地保留了秸秆中的营养物质。

所述农作物秸秆保质储存的预处理方法，向秸秆加入调节剂，调节剂的作用使秸秆pH能够降到3.8～4.2,灭活其中有害的微生物。