專利名稱：一種農(nóng)作物秸稈綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合利用農(nóng)作物秸桿生產(chǎn)能源和資源的方法，屬于固體廢棄物資源化處理技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，是利用農(nóng)作物秸桿厭氧發(fā)酵生產(chǎn)的部分沼氣作為能源，將秸桿厭氧發(fā)酵的殘余固體一沼渣，制備活性炭。充分利用秸桿資源。
背景技術(shù)：
農(nóng)作物秸桿是世界上最豐富的生物質(zhì)能來源之一，我國秸桿資源非常豐富，每年產(chǎn)生近7億噸。秸桿主要由纖維素、半纖維素，可溶性蛋白質(zhì)、糖等細(xì)胞內(nèi)容物組成。目前大部分秸桿以燃料、墊料等形式消耗。秸桿焚燒，不僅損失了大量的生物資源、造成環(huán)境污染，并且焚燒秸桿密集季節(jié)產(chǎn)生的大量煙霧影響交通安全以及存在的火災(zāi)隱患。因此，秸桿的處理與利用是我國農(nóng)村面臨的主要的資源環(huán)境問題之一，迫切需要尋找新的利用途徑。
2007年，農(nóng)業(yè)部把秸桿生產(chǎn)沼氣技術(shù)列為我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村“十大節(jié)能減排技術(shù)”之首。以秸桿生產(chǎn)沼氣，原料來源充足、分布廣泛，不受時間和空間限制，不產(chǎn)生焦油和廢氣等污染物，可實(shí)現(xiàn)秸桿的循環(huán)和高效利用。這不僅可以解決我國大量秸桿的環(huán)境污染問題，還可為我國的沼氣生產(chǎn)開辟新的大宗原料來源，為在更大規(guī)模和更大范圍推廣沼氣提供原料保障，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。
活性炭是被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)治療及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們?nèi)粘９ぷ髦胁豢扇鄙俚漠a(chǎn)品。傳統(tǒng)的活性炭制備多以木材、木炭、椰子殼、果核為原料，隨著國家政策的調(diào)整，制備活性炭的原料受到限制，價格也呈上漲趨勢。在此情況下尋找替代材料成為當(dāng)務(wù)之急。利用農(nóng)作物秸桿制備活性炭不僅可解決了大量的農(nóng)業(yè) 廢料占用土地、無處堆放的矛盾，還實(shí)現(xiàn)了變廢為寶、資源再生，開辟了活性炭原料的新來源。
通過厭氧發(fā)酵，可以將秸桿轉(zhuǎn)化成可燃性氣體-沼氣，既可以解決生態(tài)環(huán)境問題，也有望緩解甚至改善當(dāng)前對礦物能源的依賴。據(jù)統(tǒng)計，2005年全國秸桿資源產(chǎn)量為7.28 X IO8噸，除去用于飼料、工業(yè)原料和直接還田外，約有3.995 X IO8噸秸桿資源可作為能源利用。若這些秸桿全部用以生產(chǎn)沼氣，則可替代0.815 X IO8噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
從秸桿的綜合利用途徑看，以秸桿厭氧消化產(chǎn)生的沼氣為能量來源，用水解酸化殘余固體制備活性炭的能源/資源綜合利用模式符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)減量化、再使用和再循環(huán)的原則(即3R原則)，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物利用低消耗、低排放和高效率的目標(biāo)。在利用方式上，實(shí)現(xiàn)秸桿從簡單利用向綜合利用的轉(zhuǎn)變；在利用機(jī)制上，實(shí)現(xiàn)秸桿從自給自足利用向商品化利用的轉(zhuǎn)變；在管理辦法上，實(shí)現(xiàn)秸桿從粗放管理向科學(xué)管理的轉(zhuǎn)變，以提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，對促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收、改善生態(tài)環(huán)境有著重要地位和作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決農(nóng)作物秸桿資源化處理和利用的問題，提供一種充分、有效利用秸桿的方法，增加農(nóng)作物秸桿的利用價值。該方法采用兩相厭氧技術(shù)結(jié)合微生物菌劑、 活性炭制備技術(shù)對農(nóng)作物秸桿進(jìn)行處理，可以獲得生物能源——沼氣，活性炭，可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸桿的能源/資源綜合利用。
具體的說，本發(fā)明提供的農(nóng)作物秸桿綜合利用的方法，是利用農(nóng)作物秸桿厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣過程中產(chǎn)生的沼渣作為原料制備活性炭，即采用兩相厭氧技術(shù)結(jié)合微生物菌劑、活性炭制備技術(shù)對農(nóng)作物秸桿進(jìn)行綜合利用。首先采用高效秸桿水解菌劑，對農(nóng)作物秸桿進(jìn)行水解，處理后的秸桿進(jìn)入兩相厭氧消化工藝，酸液用作厭氧產(chǎn)沼氣，而水解酸化殘余固體，集中用來制備活性炭，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸桿的能源/資源利用的耦合，開辟了秸桿利用的新途徑，增加了農(nóng)作物秸桿的利用價值。
本發(fā)明中的活性炭制備的原料是沼渣，主要包括經(jīng)過厭氧發(fā)酵的秸桿殘渣和厭氧污泥。秸桿殘渣的主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，厭氧污泥的主要成分是微生物。
本發(fā)明中的制備的活性炭是以農(nóng)作物秸桿發(fā)酵沼渣為原料、通過添加不同的活性物質(zhì)(如ZnCl2、磷酸等)對殘余固體進(jìn)行預(yù)處理。
本發(fā)明中的活性炭制備是利用厭氧發(fā)酵制得的沼氣為能源，加熱炭化。本發(fā)明中的菌劑可以是細(xì)菌、真菌中的一種或幾種。
本發(fā)明中的真菌可以是木酶屬、曲霉屬和青霉屬中的一種或幾種。
本發(fā)明中農(nóng)作物秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣含硫量在25-300ppm，甲烷含量 50-90%。
本發(fā)明中厭氧反應(yīng)器產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的容積產(chǎn)氣率為0.6-1.0mVm3.d。


圖1農(nóng)作物秸桿能源/資源耦合利用技術(shù)具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明給予進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1:活性炭的制備
原料處理:對秸桿厭氧發(fā)酵殘渣進(jìn)行清洗、晾曬。然后，將氯化鋅配成約50波美度的溶液。經(jīng)過過濾，再用鹽酸調(diào)整PH值為6，再按3-4的比例倒入原料中，即每百斤原料加 300-400斤調(diào)整好的氯化鋅溶液。在40-50°C以上的溫度條件下浸潰，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝箪o置 5小時,再攪一次再靜置5小時，使氯化鋅溶液全部被吸收，如未全被吸收則再延長時間。
炭化和活化:將拌好的原料放入炭化爐中密閉加熱炭化,炭化溫度300_450°C約 30-60分鐘。炭化要注意不能見明火，還要不斷翻動物料，使之受熱均勻，逐漸降溫到100°C 以下再攪拌徹底一些，保證炭化均勻，攪拌后再密封繼續(xù)炭化，并加溫到400-50(TC，嚴(yán)封 24小時左右，或500-600°C封2-2.5小時。每15分鐘翻動一次，使物料活性化而具有活性， 至炭呈暗紅色、蔬松狀態(tài)時·，逐漸降溫至100°C以下，倒入冷卻槽冷卻。若開爐時炭化還不好，可繼續(xù)密閉升溫再炭化，直至冷卻。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)作物秸桿綜合利用的方法，其特征在于是利用農(nóng)作物秸桿厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣過程中產(chǎn)生的沼渣作為原料制備活性炭，同時獲得沼氣和活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，活性炭制備的特征在于利用厭氧發(fā)酵制得的沼氣為能源，加熱炭化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，沼渣的特征在于包括經(jīng)過厭氧發(fā)酵的秸桿殘渣和厭氧污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的經(jīng)過厭氧發(fā)酵的秸桿殘渣，其特征在于主要成分是纖維素、 半纖維素、木質(zhì)素。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厭氧污泥，其特征在于主要成分是微生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的特征在于產(chǎn)生的沼氣含硫量在 25-300ppm,甲烷含量 50-90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的特征在于厭氧反應(yīng)器產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的容積產(chǎn)氣率為O. 6-1. OmVm全文摘要
農(nóng)作物秸稈是世界上最豐富的生物質(zhì)能來源之一。目前大部分秸稈以燃料、墊料等形式消耗。秸稈焚燒，不僅損失了大量的生物資源、造成環(huán)境污染，并且影響交通安全以及存在的火災(zāi)隱患。本發(fā)明提供一種解決農(nóng)作物秸稈資源化處理和綜合利用的方法，是利用農(nóng)作物秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣中的一部分為能源，以沼渣作為原料制備活性炭，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的能源/資源的綜合利用，可以獲得生物能源——沼氣和活性炭，增加農(nóng)作物秸稈的利用價值。
文檔編號C01B31/08GK103255178SQ201310158490
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者鄒華, 王震, 王靖國 申請人:江南大學(xué)