[发明专利]一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源利用技术领域，特别涉及一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法。

背景技术

世界三大薯类之一的木薯，也是仅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物，它广泛栽培于亚热带和热带地区,现广泛分布于中国华南地区，广西是我国木薯主产区之一，木薯种植面积和产量约占全国的1/3以上，居全国首位，2008 年种植面积为 22.15 万 hm²，占全国总种植面积的 60%；产量为 433.08 万 t，占全国总产量的 61.5%；广东居全国第二位，2008 年种植面积为 8.56 万 hm²，占全国的 22.9%，产量为158.89 万 t，占全国的22.6%。据相关报道：我国的木薯每年约有600万t的产量，且每年以30%左右的比例增长。

木薯含有大量的淀粉，被广泛用于制取淀粉及作为发酵生产酒精的原料。随着中国对淀粉需求的增加及木薯制取燃料乙醇、木薯深加工产业的发展，对于木薯的需求也随之增加。因提取淀粉而产生的大量固体残渣由纤维素和未被提取的淀粉组成。在我国每年加工木薯成为木薯淀粉产品后的木薯渣有30万吨,加上加工酒精等其它产品后的木薯渣总计达150万吨。大量的木薯渣被废弃,不仅造成资源浪费,而且严重污染环境,因而为木薯渣的综合利用寻求另外的出路已显得尤为重要。木薯渣中含有淀粉，纤维素，蛋白质等有机物，因此这些生物质类农业废弃物具有相对较高的生物降解性，通常不含有有毒有害的物质，可统一收集处理。因此，对以木薯渣为代表的农业生产的废弃物可以采用厌氧发酵处理制取清洁的生物质能源，不但可避免资源的浪费，同时减轻了对环境的污染。此外，沼液沼渣里含有丰富的氨基酸和微量元素，经过处理可作为饲料和饲料添加剂，还可以作为有机肥。

木薯渣中除了含有少量淀粉外还含有大量难降解的纤维素、半纤维素、木质素等，并组成结构复杂，主要成分纤维素是结构紧密的结晶体，而且纤维素好半纤维素被木质素包裹。阻碍了纤维素酶与纤维素的接触，使得降解过程缓慢，不易被厌氧菌消化，造成厌氧发酵产气低，经济效益差，导致实现大规模生产沼气的困难。针对这一问题，主要通过各种预处理方法（物理法、化学法和生物法）对木薯渣进行发酵前预处理，破坏木质纤维素的结构，来破坏原料中木质素结构来提高微生物消化性能、产气率和经济性。其中利用化学方法破坏木质纤维素的共价键，该法可使纤维素、半纤维素和木质素膨胀并破话其结晶性，使纤维素溶解并降解，可增加其消化性，提高其分解率。

经过对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：201110342696.2，发明名称为：一种NaOH预处理芦笋秸秆制取沼气的方法，该专利自述为：芦笋秸秆采收、粉碎、接种污泥的准备、NaOH预处理、PH调节及沼气发酵等过程，其优点：与现有技术相比，芦笋经过NaOH预处理，破坏了木质纤维素内部组织，将纤维素从木质素和半纤维素的包裹中释放出来，加速了纤维素的降解，提高了芦笋秸秆的可生化性、产气潜力和经济性。该技术不足在于：需要人工采收，浪费人力和物力，同时需要电动粉碎机对其经行粉碎，消耗能源，增加处理成本。目前大多采用NaOH对农作物秸秆类进行预处理后制取沼气，而对农业加工的副产物——木薯渣类农业废弃物进行NaOH预处理并制取沼气的研究尚未报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种NaOH预处理木薯渣厌氧消化制备沼气的方法。

本发明的思路：通过NaOH预处理木薯渣，能够将处理后的木薯渣密度变大，更易于沉入发酵瓶底部，有利于微生物和木薯渣充分接触，提高原料利用率及产气量，使木薯渣资源化、能源化和无害化。

具体步骤为：

(1)取湿木薯渣后经过压榨脱水、晾晒、热风机烘干后经研钵结块揉碎，置于60℃的恒温烘箱中烘干8小时至恒重，所得产物置于4℃的冰箱冷藏备用。

(2)采用质量百分比浓度为0.5~3％的NaOH溶液按照1:10的固液比密闭浸泡步骤(1)制得的产物，浸泡条件设置为：在恒温气浴室中80~120℃下浸泡3小时，然后将浸泡的产物取出用蒸馏水洗涤至中性，制得的发酵原料在60℃下烘干备用。

(3)将取自正常的发酵产沼气系统的发酵残余物、污水处理厂发酵的颗粒污泥或者污水处理厂厌氧段的颗粒污泥用步骤(1)制得的产物驯化一个月，制得的混合物即为接种污泥。