專利名稱：一種農作物秸稈綜合利用的方法
技術領域：
本發明涉及一種綜合利用農作物秸桿生產能源和資源的方法，屬于固體廢棄物資源化處理技術領域。具體地說，是利用農作物秸桿厭氧發酵生產的部分沼氣作為能源，將秸桿厭氧發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：
農作物秸桿是世界上最豐富的生物質能來源之一，我國秸桿資源非常豐富，每年產生近7億噸。秸桿主要由纖維素、半纖維素，可溶性蛋白質、糖等細胞內容物組成。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、造成環境污染，并且焚燒秸桿密集季節產生的大量煙霧影響交通安全以及存在的火災隱患。因此，秸桿的處理與利用是我國農村面臨的主要的資源環境問題之一，迫切需要尋找新的利用途徑。
2007年，農業部把秸桿生產沼氣技術列為我國農業和農村“十大節能減排技術”之首。以秸桿生產沼氣，原料來源充足、分布廣泛，不受時間和空間限制，不產生焦油和廢氣等污染物，可實現秸桿的循環和高效利用。這不僅可以解決我國大量秸桿的環境污染問題，還可為我國的沼氣生產開辟新的大宗原料來源，為在更大規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用前景。
活性炭是被廣泛應用于產品制造、醫學治療及環境保護等領域，是國民經濟建設和人們日常工作中不可缺少的產品。傳統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務之急。利用農作物秸桿制備活性炭不僅可解決了大量的農業 廢料占用土地、無處堆放的矛盾，還實現了變廢為寶、資源再生，開辟了活性炭原料的新來源。
通過厭氧發酵，可以將秸桿轉化成可燃性氣體-沼氣，既可以解決生態環境問題，也有望緩解甚至改善當前對礦物能源的依賴。據統計，2005年全國秸桿資源產量為7.28 X IO8噸，除去用于飼料、工業原料和直接還田外，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沼氣，則可替代0.815 X IO8噸標準煤。
從秸桿的綜合利用途徑看，以秸桿厭氧消化產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經濟減量化、再使用和再循環的原則(即3R原則)，能實現農作物利用低消耗、低排放和高效率的目標。在利用方式上，實現秸桿從簡單利用向綜合利用的轉變；在利用機制上，實現秸桿從自給自足利用向商品化利用的轉變；在管理辦法上，實現秸桿從粗放管理向科學管理的轉變，以提高農業資源利用效率，對促進農村經濟發展和農民增收、改善生態環境有著重要地位和作用。發明內容
本發明的目的是解決農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，增加農作物秸桿的利用價值。該方法采用兩相厭氧技術結合微生物菌劑、 活性炭制備技術對農作物秸桿進行處理，可以獲得生物能源——沼氣，活性炭，可以實現農作物秸桿的能源/資源綜合利用。
具體的說，本發明提供的農作物秸桿綜合利用的方法，是利用農作物秸桿厭氧發酵生產沼氣過程中產生的沼渣作為原料制備活性炭，即采用兩相厭氧技術結合微生物菌劑、活性炭制備技術對農作物秸桿進行綜合利用。首先采用高效秸桿水解菌劑，對農作物秸桿進行水解，處理后的秸桿進入兩相厭氧消化工藝，酸液用作厭氧產沼氣，而水解酸化殘余固體，集中用來制備活性炭，實現農作物秸桿的能源/資源利用的耦合，開辟了秸桿利用的新途徑，增加了農作物秸桿的利用價值。
本發明中的活性炭制備的原料是沼渣，主要包括經過厭氧發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、木質素，厭氧污泥的主要成分是微生物。
本發明中的制備的活性炭是以農作物秸桿發酵沼渣為原料、通過添加不同的活性物質(如ZnCl2、磷酸等)對殘余固體進行預處理。
本發明中的活性炭制備是利用厭氧發酵制得的沼氣為能源，加熱炭化。本發明中的菌劑可以是細菌、真菌中的一種或幾種。
本發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。
本發明中農作物秸桿厭氧發酵產生的沼氣含硫量在25-300ppm，甲烷含量 50-90%。
本發明中厭氧反應器產沼氣系統的容積產氣率為0.6-1.0mVm3.d。
圖1農作物秸桿能源/資源耦合利用技術具體實施方式
下面通過實施例對本發明給予進一步詳細的說明。
實施例1:活性炭的制備
原料處理:對秸桿厭氧發酵殘渣進行清洗、晾曬。然后，將氯化鋅配成約50波美度的溶液。經過過濾，再用鹽酸調整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斤調整好的氯化鋅溶液。在40-50°C以上的溫度條件下浸潰，充分攪拌均勻后靜置 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，攪拌后再密封繼續炭化，并加溫到400-50(TC，嚴封 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，可繼續密閉升溫再炭化，直至冷卻。
權利要求
1.一種農作物秸桿綜合利用的方法，其特征在于是利用農作物秸桿厭氧發酵生產沼氣過程中產生的沼渣作為原料制備活性炭，同時獲得沼氣和活性炭。
2.根據權利要求I所述的方法，活性炭制備的特征在于利用厭氧發酵制得的沼氣為能源，加熱炭化。
3.根據權利要求I所述的方法，沼渣的特征在于包括經過厭氧發酵的秸桿殘渣和厭氧污泥。
4.根據權利要求3所述的經過厭氧發酵的秸桿殘渣，其特征在于主要成分是纖維素、 半纖維素、木質素。
5.根據權利要求3所述的厭氧污泥，其特征在于主要成分是微生物。
6.根據權利要求I所述的方法，厭氧發酵生產沼氣的特征在于產生的沼氣含硫量在 25-300ppm,甲烷含量 50-90%。
7.根據權利要求I所述的方法，厭氧發酵生產沼氣的特征在于厭氧反應器產沼氣系統的容積產氣率為O. 6-1. OmVm全文摘要
農作物秸稈是世界上最豐富的生物質能來源之一。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、造成環境污染，并且影響交通安全以及存在的火災隱患。本發明提供一種解決農作物秸稈資源化處理和綜合利用的方法，是利用農作物秸稈厭氧發酵產生的沼氣中的一部分為能源，以沼渣作為原料制備活性炭，實現農作物秸稈的能源/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 優先權日2013年5月2日
發明者鄒華, 王震, 王靖國 申請人:江南大學