一种碱联合预处理、黑液循环利用的纤维素类生物质厌氧消化工艺

摘要

本发明公开了一种高效碱联合预处理及黑液回收循环利用以改善纤维素类生物质厌氧消化性能的方法。该方法利用成本较低的氢氧化钙部分替代氢氧化钠，在常温条件下，对纤维素类生物质进行碱联合预处理；然后固液分离，固态物料作为后续厌氧消化过程的原料，碱性黑液中添加新鲜碱，再次用于纤维素类生物质预处理。如此反复循环对预处理后黑液进行重复利用。以pH为监测指标，寻找碱联合预处理纤维素类生物质的平衡点，确定平衡点上新鲜碱的添加量，最后形成一整套系统、稳定、连续的预处理工艺，以达到降低碱用量，节约成本，改善纤维素类生物质的生物降解性，显著提高厌氧消化沼气产量的效果，同时有效降低预处理过程对环境的影响。

主权项

一种碱联合预处理、黑液循环利用的纤维素类生物质厌氧消化工艺，其特征在于，其工艺步骤为：（1）碱联合预处理：将混合碱和水加入纤维素类生物质中，混合碱的加入量为纤维素类生物质干重的4～10wt%，充分混合，调节含水率为88～92wt%，测定预处理前物料的pH值，20～25℃密封保存10～15小时，然后出料；（2）黑液循环利用：a.将步骤（1）中预处理后的物料进行固液分离，固态物料用于厌氧消化，回收的碱性黑液加入新的纤维素类生物质中，新的纤维素类生物质的量与步骤（1）使用的纤维素类生物质的量相同，并补充混合碱和水，混合均匀，调节物料pH值为步骤（1）中预处理前物料的pH值，调节含水率与步骤（1）中的含水率相同，与步骤（1）相同温度下密封保存同样时间，然后出料；b.对步骤（2）a的出料继续进行固液分离与黑液回收利用，按步骤（2）a循环进行；c.黑液循环利用5～10次后，达到碱联合预处理纤维素类生物质的平衡点，在此平衡点上，补充的混合碱量为固定值，混合均匀后的物料pH值即达到步骤（1）中预处理前物料的pH值；之后继续循环利用黑液，定量添加在平衡点上确定的混合碱量，其余条件不变，形成一整套系统、稳定、连续的碱联合预处理、黑液循环利用的纤维素类生物质厌氧消化工艺；所述的混合碱为质量比为(1:1)～(6:1)的氢氧化钠和氢氧化钙；所述的纤维素类生物质为揉搓或粉碎成0.25～1.0mm的玉米秸秆、柳枝稷和稻壳中的一种或几种；所述的厌氧消化工艺为：将步骤（2）a中分离出来的固态物料和厌氧活性污泥按挥发性固体浓度之比为0.5～2.0投加到厌氧反应器中，加水，调节含水率为96～99wt%，排除厌氧消化装置中的空气后密封，在33～37℃进行厌氧消化，时间为20～25天。