基于多重生物降解的秸秆综合利用与能源回收技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种“基于多重生物降解的秸秆综合利用与能源回收技术”。该技术涵盖了秸秆厌氧降解、生物质能源回收与提取、秸秆深度胶质化处理与萃取、固态料分离与利用等。系统采用秸秆逐级分解技术，最终转化为生物甲烷、生物甲酸、生物乙酸、生物氢气、液态浓缩生态有机肥、胶质缓释底肥、多孔微生物寄居介质、可降解包装等多种产品。使秸秆这一自然资源充分利用，并且将碳排放降至最低。该技术是现代生物学、生态工程学等学科的综合利用，具有生态环保、可持续性强、运行成本低廉、市场价值优、社会效益高等特点。
【专利说明】
基于多重生物降解的秸秆综合利用与能源回收技术
技术领域
[0001]本发明涉及一种秸杆综合利用与能源回收技术，属于资源利用、生物制气、秸杆治理、绿色环保领域。
[0002]
【背景技术】
[0003]根据不完全统计，全国一年秸杆产出约为7亿?9亿吨，其中至少有近1/3，约3亿吨秸杆被焚烧掉，其造成的污染可想而知。秸杆作为一种以碳、氮等元素为主要构成的有机质，是一种重要的能源资源。秸杆焚烧不仅仅造成了严重的空气污染以及温室效应气体排放，同时也是对自然资源的极大浪费。
[0004]利用多重生物降解技术与能源回收技术，通过对秸杆的分级降解与利用，一方面减少污染，在进行秸杆资源有机利用的同时，肥沃了土地，洁净了农田和村庄；二是避免了田间燃烧，每吨秸杆可替代0.54吨标准煤，每利用I吨秸杆，可减少1.61吨温室气体排放，减少2.1kg的烟尘颗粒污染；三是通过秸杆转化为生物可燃气的方式将其作为一种清洁能源资源加以充分利用，实现节能减排与资源的绿色应用。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对目前秸杆综合利用一直保持在方法单一、技术相对落后、秸杆消耗量低、经济效益比差以及存在资源严重浪费等不足，本发明基于当前前沿的生物降解控制技术提供一种在一定控制下利用多重分阶段降解获得不同的分解，借此提高秸杆的综合降解效率与利用率的技术方法。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
基于“多重生物降解的秸杆综合利用与能源回收技术”技术流程包括:秸杆厌氧水解与发酵(1)、生物能源产物分离与二氧化碳回收利用(2)、秸杆深度好氧水解与胶质化处理(3)、液态浓缩生态有机肥萃取分离(4)、多孔介质转化(5)、固体余料的可降解包装压制
[6]等技术构成。各系统相互关联，同时各自也处于相对独立环节。
[0007]所述的秸杆厌氧水解与发酵有三个分步骤完成:生物氢气发酵、生物甲酸或生物乙酸发酵、生物甲烷合成。其中三个分步骤可根据实际需要选择其中任意一个、两个或三个实施。
[0008]所述的生物能源产物分离与二氧化碳回收利用，其特征在于:在厌氧发酵与好氧发酵的气相产物中，分离二氧化碳，并将其回注到厌氧发酵系统内，在产甲烷微生物的作用下，完成二氧化碳--甲烧合成过程。
[0009]所述的秸杆深度好氧水解与胶质化处理，其特征在于:在厌氧发酵产物基础上，利用好氧菌对发酵后的秸杆进行二次发酵，利用好氧菌特性，将大分子颗粒进一步发酵，转化为植物能够吸收的小分子结构。发酵结束，秸杆表面会形成胶质层。从而实现有固态纤维结构到胶质体的转化。
[0010]所述的液态浓缩生态有机肥萃取分离，其特征在于:利用机械波萃取与微波萃取相结合的方法，将发酵后的胶质与固态骨料分离，获得液态浓缩生态有机肥与固态物料。
[0011]所述的多孔介质转化，其特征在于:利用空气能膨化技术将分离后的小颗粒固体物料进行膨化处理，获得多孔介质，该介质是天然的、优良的微生物寄居场所，能够用于各类发酵系统中生物固定、生物保存与运输以及微颗粒吸附等。
[0012]所述的固体余料的可降包装压制技术，其特征在于:将收集的固体物料与干燥后萃取的胶质体混合，利用高压定型技术将骨料加工成各类可降解包装，为市场提供更加安全、可靠的包装产品，同时也为实现环保生活提供优质的原材料。
[0013]以上各项技术所需能源可通过生物甲烷与生物氢气转化获得，整个过程无需大量使用外部能源。
【附图说明】
[0014]图1是秸杆多重生物降解与能源回收技术工作流程图。
[0015]图2是秸杆分级降解实施方式流程图。
【主权项】
1.“基于多重生物降解的秸杆综合利用与能源回收技术”，其特征在于:秸杆综合处理流程包括:秸杆厌氧水解与发酵(I)、生物能源产物分离与二氧化碳回收利用(2)、秸杆深度好氧水解与胶质化处理(3)、液态浓缩生态有机肥萃取分离(4)、多孔介质转化(5)、固体余料的可降解包装压制(6)等技术构成。2.根据权利要求1所述的秸杆厌氧水解与发酵，其特征在于:秸杆粉碎后先后经过蛋白质氢化降解、生物甲酸/乙酸合成、生物甲烷生成三个分步骤完成阶段式降解，同时秸杆的厌氧水解与发酵过程也可以根据实际市场需要选取任意一种、两种或三种组合。3.根据权利要求1所述的秸杆厌氧水解与发酵，其特征在于:通过生物作用可获得生物氢气、生物甲酸、生物乙酸、生物甲烷等产物。4.根据权利要求1所述的生物能源产物分离与二氧化碳回收利用，其特征在于:系统产气相经过分离后，可燃性气体作为生物能源产物被集中收集与利用，同时分离过程捕获的二氧化碳将输送回至厌氧发酵系统，在产甲烷菌作用下，完成生物甲烷合成。5.根据权利要求1所述的秸杆深度好氧水解与胶质化处理，其特征在于:利用专项好氧菌，将经过厌氧发酵后的纤维素进行深度降解，降解过程利用生物专项性特征完成有固态物质到胶质化合物的转化。6.根据权利要求1所述的液态浓缩生态有机肥萃取分离，其特征在于:利用机械波萃取与微波萃取相结合的方法，将发酵后的胶质最大程度与固态骨料分离，获得液态浓缩生态有机肥。7.根据权利要求1所述的多孔介质转化，其特征在于:利用空气能膨化技术将分离后的小颗粒固体物料进行膨化处理，获得多孔介质材料，该种材料以植物纤维素为主，是天然的、优良的微生物寄居场所，能够用于各类发酵系统中生物固定、生物保存与运输、以及微颗粒吸附等场所。8.根据权利要求1所述的固体余料的可降包装压制技术，其特征在于:将收集的固体物料与萃取的胶质体混合，利用高压定型技术将固体余料加工成各类可降解包装，该种包装材料为市场提供更加安全、可靠的包装产品，同时也为实现环保生活提供优质的原材料。9.根据权利要求1所述的综合处理流程，其特征在于:该技术实现了秸杆的阶段式处理，以更高的效率获得更加丰富的多种产物，同时系统能够实现能源自给，各类能源供给完全可由厌氧降解产生的生物氢气、生物乙醇和生物甲烷所供给，整体流程具备绿色、低能耗、无污染的特征。
【文档编号】C05F11/00GK106032541SQ201510120262
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月19日
【发明人】肖栋, 彭苏萍, 克瑞斯·米勒, 杰克·雅克瑞
【申请人】肖栋