专利名称：氢氧化铵中温水饱和预处理提高麦秸生物气产量的方法我国是发展中国家，也是农业大国，随着中国经济的快速发展，能源短缺与发展存在诸多的不平衡。然而农业生产残留的农作物麦秸却没有得到有效利用。农作物麦秸作为最大的生物质能源之一，可通过多种途径转化成生物质能，从而缓解我国能源短缺的现状， 对我国社会经济的可持续发展具有重要意义。通过厌氧消化技术把麦秸转化为清洁能源——生物气，是解决农作物麦秸浪费和实现资源化利用的一条有效途径。不同于一般的厌氧消化原料，麦秸的木质纤维素结构特殊，且含量较高，而厌氧微生物对木质纤维素的降解能力又较弱，导致常规厌氧消化过程缓慢、消化效率低、产气量少、投入产出效益差等，限制了麦秸用于生物气生产的大规模应用。通过对麦秸进行预处理，可以提高其厌氧消化性能。目前的预处理方法有物理、 生物和化学方法。化学处理方法以其处理效果好和操作方便等优点得到广泛应用。化学预处理中碱化技术尤其是NaOH的处理效果最好,但文献郑明霞Enhancing anaerobic biogasfication of corn stove through wet state NaOH pretreatment. Bioresource Technology, 2009,100 :5140-5145的研究结果发现由于NaOH碱度太大，废液污染环境、对反应器的要求较高、且在厌氧消化阶段需添加微生物所需要的N源、钠离子对厌氧消化系统产生抑制等因素导致其成本较高。氨化技术由于同时具有碱化作用、又能提供氮源、中和潜在酸性等优势而被大家广泛应用于提高其饲料价值，但用于厌氧消化产气时，如果含水率较低会导致其预处理时间较长，产气量提高有限。
本发明所提供的氢氧化铵中温水饱和预处理提高麦秸生物气产量的方法，包括以下步骤A.将氨水、水和粉碎后的麦秸混合均匀，于30_35°C下密封保存7天，出料；所述的麦秸为麦秸、玉米秸和稻草等农作物麦秸，将麦秸粉碎至不大于2cm。所述的氨水(NH3 · H2O)浓度为25 %，其添加量按氨(NH3)含量占麦秸干重的2 6%计。所添加的水量应使预处理后麦秸的含水率为70 80%之间，此时总的含水量占麦秸干重的4-7倍，此时麦秸处于饱和状态，水能够充分发挥载体作用，而使氨到达麦秸的纤维层，从而达到最佳的预处理效果，因此称为“水饱和预处理”。B.向厌氧消化装置中投加预处理后的麦秸和接种污泥，并加水至反应器总容积的 75 80 %，形成混合悬浮液，连接好产气装置，使物料在(35 土 I) V的温度下进行厌氧发酵50 60天。混合悬浮液中麦秸的添加量为50 65g干麦秸/L，其中厌氧消化污泥的含量为 MLSS = 15g/L(麦秸不计在内)。测定预处理前后及厌氧发酵前后进出料的总固体含量TS和总挥发性固体VS，C/N 比，总产气量、单位VS产气量等参数，以评价氨化水饱和预处理的效果。本方法具有以下有益效果I)氨化水饱和预处理后中添加的水既能充分发挥氨化预处理的效果，破坏麦秸内木质纤维素的结构和改变其化学成分，使麦秸易于降解；有效避免使用高浓度碱而造成干物质损失大，对后续厌氧消化不利等缺陷；同时，麦秸已达到近水饱和状态，充分受到浸润， 而又不存在多余的残液，此时能够充分发挥水在氨化预处理过程的载体作用，使小分子氨充分接触到木质纤维素组分，有效缩短氨化预处理的时间，提高氨化预处理的效果。2)氨化水饱和预处理除起到碱性预处理的效果，同时氨的添加量能够提供厌氧消化阶段微生物生产所需要的N源。氨化预处理后消化系统内C/N比在25 40范围内，无需额外为厌氧消化装置投加N源，弥补了 NaOH预处理后麦秸进行厌氧消化仍需补充N源的缺陷，降低了麦秸预处理后进行厌氧消化生产生物气的成本。3)氨化作用后的麦秸直接用于厌氧消化能对麦秸厌氧消化过程中反应液pH值的降低起到很好的缓冲作用，避免酸化现象的出现，更易于达到稳定的产气效果。同时氨的添加量又不会使整个厌氧消化系统的游离氨的浓度过高而产生氨抑制效应，整个消化过程运行平稳，仅需25 27天。4)相对于未经预处理的麦秸，氨化水饱和预处理后麦秸生物气产量能达到 25. 7 44. 9L，单位VS产甲烷量能达到173 200mLCH4/gVS。生物气产量和单位VS产甲烷量均与NaOH预处理结果相当，且生物气产量高于马淑勅氨化预处理的效果。因此氨化水饱和预处理能够显著提高了麦秸的生物气产量和产率，大大节省了预处理及运行成本，更适合大规模生产。重的4%，麦秸含水率为76 79%，料；将上述氨化预处理后麦秸按实例I所述发酵条件进行厌氧发酵，试验结果见表I实施例3将18. OmL, 23. 4mL和 28. 8mL, 25% (m/V)的氨水分别均匀喷洒在 79g, 102g和 126g 粉碎后的麦稻上，再分别加入280mL,320mL和400mL水后混合均勻。此时氨含量为麦麦稻重的6 %，麦秸含水率为77 79%，密封所有物料后在(35 ± I) 1温度下密封保存7天，出料；将上述氨化预处理后麦秸按实例I所述发酵条件进行厌氧发酵，试验结果见表I对比例I分别称取79g，102g和126g粉碎后的麦秸加入到2L的厌氧消化装置中，分别加入3.Og, 4. 25g和5. 50g氯化铵(NH4Cl)，并各加入360g消化污泥，加入一定量的水，使其总反应体积为I. 5L，均匀混合整个消化液，将反应器密封于35°C厌氧反应60天，每天测定日产气量和甲烷含量。累积产气量，累积产甲烷量，单位VS产甲烷量和消化时间见表I。实施例I 实施例2 实施例3 对比例I
50g/L
65g/L
80g/L
累积产气量(mL)25720276902917022640累积产甲焼量(mL)13945142441517812311单位VS产甲烷量(InLCH4A^S)173176188138T80 (天)20212223累积产气量(mL)35360380703645028000累积产甲焼量(mL)18629201501905114195单位VS产甲烷量(InLCH4A^S)187200189147T80 (天)21252833累积产气量(mL)40500448804403030820累积产甲焼量(mL)21330233942197615395单位VS产甲烷量(InLCH4A^S)176191181128T80 (天)24294545从表I可以看出与对比例相比，在50g/L负荷率下氨化预处理后麦秸的的总产气量提高了 14 29%，甲烷产量提高了 13 23%，单位VS产甲烷量提高了 25 36%，消化时间缩短了 I 3天；在65g/L负荷率下氨化预处理后麦秸的的总产气量提高了 26 36%,甲烷产量提高了 31 42%，单位VS产甲烷量提高了 27 36%，消化时间缩短了 5 12天；在80g/L负荷率下氨化预处理后麦秸的的总产气量提高了 31 46%，甲烷产量提高了 39 52%，单位VS产甲烷量提高了 38 49%，消化时间缩短了 O 21天。


本发明提供了一种氢氧化铵中温水饱和预处理提高麦秸生物气产量的方法，属于生物质能源领域。本发明通过将氢氧化铵、水和粉碎的麦秸充分混合均匀，达到水饱和状态后，于30-35℃的中温下密封预处理7天，然后再进行厌氧消化产生沼气。本发明中氨化水饱和预处理不仅能起到相同的碱化预处理效果，无废液产生，又为厌氧消化系统提供了合适的氮源，具有节约成本，缩短预处理时间及消化时间，提高产气量等优点。