[发明专利]一种提高秸秆酶解糖化率的干法臭氧预处理预处理塔及方法

说明书

一种提高秸秆酶解糖化率的干法臭氧预处理塔，包括竖直设置的塔体，以及位于塔体顶部的进料斗及位于塔体底部的出料口；所述进料斗位于塔顶中心位置，所述进料斗旁边正下方垂直于塔体方向设置分散器；所述分散器为圆锥面，所述圆锥面的顶点竖直向上指向进料斗中心，所述圆锥面上交错分布垂直于圆锥面母线方向的棒状凸起；塔体中部设置若干垂直于塔体方向的筛板；所述筛板为网状，其上垂直于筛板表面均匀分布不同高度的棒状凸起。本发明所述干法臭氧预处理塔有利于预处理半连续化、自动化、智能化作业；经过臭氧处理的秸秆木质素被去除，生物降解率明显提高，杂菌和害虫被杀灭，提高了产品的储存性能和发酵性能。

技术领域

本发明涉及农作物秸秆资源综合利用技术领域，尤其是涉及一种秸秆干法臭氧预处理塔以及基于该预处理塔的干法臭氧预处理秸秆的方法。

背景技术

我国农作物秸秆资源丰富，但约有30％的秸秆没有得到有效利用。在广大农村地区，焚烧秸秆依然是主流的处理方式，这不仅造成了秸秆资源的严重浪费，还造成了严重的空气污染。除了传统的秸秆还田、秸秆青贮饲料等粗放、低附加值的利用方式以外，秸秆生物炼制逐渐成为十分有前景的秸秆利用方式，近年来受到越来越广泛的关注。

所谓秸秆生物炼制，即通过生物方法(微生物、酶)使秸秆水解成为小分子物质，再通过发酵工程将秸秆水解物转化为产品的技术。生物炼制是生物质资源利用的重要基础，然而由于部分关键技术存在瓶颈，导致生物炼制技术在秸秆利用领域的产业化应用受到限制。除了生物炼制技术本身所需的生物处理手段(微生物制剂、酶制剂、生物反应条件等)成本较高以外，秸秆生物炼制的主要技术瓶颈主要在于秸秆生物降解效率低下，这与秸秆的微观结构有密切的关系。

为了破坏秸秆的微观结构屏障，改善秸秆的生物降解效率，通常在生物降解前对秸秆采取预处理。预处理手段根据作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法通过物理作用改变秸秆的颗粒大小、纤维形态等结构特征，通常不产生有毒有害物质，但是处理效果也十分有限，能耗较高。化学法主要通过酸、碱、强氧化剂、有机溶剂等化学物质对秸秆作用，通常不仅造成秸秆物理结构改变，也是秸秆成分发生化学变化，这使得预处理效果显著，但是也存在生成有害物质、试剂残留、试剂成本高的缺点。物理化学法在处理过程中结合了物理作用和化学作用，常涉及高温高压条件，对设备要求较高。生物法主要利用软腐菌、白腐菌等微生物对秸秆进行腐化处理，过程清洁卫生、低能耗，但由于处理效率很低而不实用。

臭氧作为一种强氧化剂，能够高效专一地降解秸秆中的木质素组分，同时对秸秆中的多糖组分影响较小，从而有效提高秸秆生物降解效率。然而，在目前的预处理技术体系(如专利CN101121175A)，臭氧的作用没有得到足够的重视。这主要表现在：①臭氧仅作为一种辅助处理条件，其优势没有得到充分发挥；②臭氧作用过程在液态条件下进行，耗水、排污严重。相应地，目前用于臭氧预处理的设备只适合液态处理(如专利CN202576407U)，因而缺乏适用于固态条件下秸秆臭氧预处理的设备。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种提高秸秆酶解糖化率的干法臭氧预处理塔及方法。本发明所述干法臭氧预处理塔有利于预处理半连续化、自动化、智能化作业；经过臭氧处理的秸秆木质素被去除，生物降解率明显提高，杂菌和害虫被杀灭，提高了产品的储存性能和发酵性能。

本发明的技术方案如下：

一种提高秸秆酶解糖化率的干法臭氧预处理塔，包括竖直设置的塔体，以及位于塔体顶部的进料斗及位于塔体底部的出料口；

所述进料斗位于塔顶中心位置，所述进料斗旁边正下方垂直于塔体方向设置分散器；所述分散器为圆锥面，所述圆锥面的顶点竖直向上指向进料斗中心，所述圆锥面上交错分布垂直于圆锥面母线方向的棒状凸起；

塔体中部设置若干垂直于塔体方向的筛板；所述筛板为网状，其上垂直于筛板表面均匀分布不同高度的棒状凸起，所述凸起的高度沿着筛板表面中点由内向外辐射的方向逐渐减小，使得所有凸起顶端中心点恰好位于同一个球面上；