一种预处理植物粉末、植物秸秆预处理方法和植物秸秆预处理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种预处理植物粉末、植物秸秆预处理方法和植物秸秆预处理系统，属于环境治理技术领域。本发明专利技术将植物秸秆进行破碎处理，得到植物粉末，将所述植物粉末在磁性沸石

【技术实现步骤摘要】
一种预处理植物粉末、植物秸秆预处理方法和植物秸秆预处理系统


[0001]本专利技术涉及环境治理
，尤其涉及一种预处理植物粉末、植物秸秆预处理方法和植物秸秆预处理系统。

技术介绍

[0002]目前，随着环保力度加大和污水排放标准的逐渐提高，总氮指标要求越来越高，普遍要求达到城市污水排放一级A标准，即TN＜15mg/L，而在一些环保要求更高的地区排放标准为TN＜10mg/L，这对污水处理的反硝化处理提出了更高的要求。现有的反硝化处理中往往存在碳源不足的问题，必须外加碳源，如乙酸钠、乙酸、甲醇、乙醇、葡萄糖等。乙酸、甲醇、乙醇属危化品，由于安全原因，很少被采用；葡萄糖由于反硝化速率慢而少有应用。乙酸钠由于反硝化速率快、来源广泛、使用安全而被普遍使用，但其使用成本高，不经济。近年来，研究人员正在开发各种复合碳源，旨在提高碳源COD值，以降低碳源投加量，提高性价比。
[0003]木质纤维素是地球上最为丰富的有机资源，每年生物圈中可产生大约850亿吨，人类仅利用了4.8％。木质纤维素中的有机成分主要包括30～40％纤维素、20～30％半纤维素和10～15％木质素等。木质纤维素通过物理、化学、生物等方法处理，得到生物质燃料，已有很多报道，但将其用于污水处理碳源尚没有报道。由于复杂的材料结构、木质素的存在等问题，木质纤维素很难直接作为污水处理厂反消化碳源使用。因此，如何对木质纤维素进行预处理，提高其生物利用性，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种预处理植物粉末、植物秸秆预处理方法和植物秸秆预处理系统，采用本专利技术提供的方法能够高效破坏植物中的木质素结构，同时尽可能不破坏纤维素以及半纤维素结构，提高植物的生物利用性；且本专利技术提供的方法工艺简单，性价比高。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种植物秸秆预处理方法，包括以下步骤：
[0007]将植物秸秆进行破碎处理，得到植物粉末；
[0008]将所述植物粉末、磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料与弱酸水溶液混合，在超声条件下进行预热处理，之后将所得预热处理体系进行第一固液分离，将所得第一固体物料水洗至中性，经第二固液分离后得到第二固体物料；
[0009]将所述第二固体物料与弱碱水溶液混合，进行热水解处理，之后将所得热水解处理体系经磁分离去除磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料，将剩余物料进行第三固液分离，将所得第三固体物料水洗至中性，经第四固液分离后得到预处理植物粉末。
[0010]优选地，所述植物秸秆包括草本植物秸秆。
[0011]优选地，所述植物粉末的粒度为60～100目。
[0012]优选地，所述弱酸水溶液中的弱酸包括乙酸、柠檬酸、酒石酸和葡萄糖酸中的一种或几种，所述弱酸水溶液中弱酸的质量含量为0.01～1％，所述弱酸水溶液与植物粉末的质量比为(5～10)：1。
[0013]优选地，所述磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料的质量为所述植物粉末质量的0.01～1％。
[0014]优选地，所述超声的频率为20～50kHz，输入功率为0.01～1W/mL；所述预热处理的温度为60～100℃，时间为0.1～5h。
[0015]优选地，所述弱碱水溶液中的弱碱包括碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乙酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠和葡萄糖酸钾中的一种或几种，所述弱碱水溶液中弱碱的质量含量为0.01～1％，所述弱碱水溶液与植物粉末的质量比为(5～10)：1。
[0016]优选地，所述热水解处理的温度为150～200℃，压力为0.45～1.5MPa，保温保压时间为1～12h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述植物秸秆预处理方法制备得到的预处理植物粉末。
[0018]本专利技术提供了一种植物秸秆预处理系统，包括依次连接的物料破碎系统、混料系统、超声
‑
酸热处理系统、第一固液分离系统、第一洗涤系统、第二固液分离系统、加压系统、碱热水解处理系统、冷却系统、泄压系统、磁分离系统、第三固液分离系统、第二洗涤系统和第四固液分离系统；
[0019]其中，所述超声
‑
酸热处理系统与所述冷却系统连接，所述第二固液分离系统的固体物料排出口与加压系统的进料口之间的管路上设置有弱碱水溶液进液口；所述碱热水解处理系统连接有供热系统。
[0020]本专利技术提供了一种植物秸秆预处理方法，包括以下步骤：将植物秸秆进行破碎处理，得到植物粉末；将所述植物粉末、磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料与弱酸水溶液混合，在超声条件下进行预热处理，之后将所得预热处理体系进行第一固液分离，将所得第一固体物料水洗至中性，经第二固液分离后得到第二固体物料；将所述第二固体物料与弱碱水溶液混合，进行热水解处理，之后将所得热水解处理体系经磁分离去除磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料，将剩余物料进行第三固液分离，将所得第三固体物料水洗至中性，经第四固液分离后得到预处理植物粉末。本专利技术提供的方法能够高效破坏植物中的木质素结构，将其转化为容易被生物酶解的物质，且尽可能不破坏纤维素以及半纤维素结构，提高植物的生物利用性，所得预处理植物粉末经酶解处理后，可用于污水处理厂反消化碳源；同时本专利技术提供的方法工艺简单，条件温和，安全环保，碳源流失少，而且能够科学利用自然植物，降低生产成本，适合规模化连续生产和应用。
[0021]本专利技术提供了一种植物秸秆预处理系统，包括依次连接的物料破碎系统、混料系统、超声
‑
酸热处理系统、第一固液分离系统、第一洗涤系统、第二固液分离系统、加压系统、碱热水解处理系统、冷却系统、泄压系统、磁分离系统、第三固液分离系统、第二洗涤系统和第四固液分离系统；其中，所述超声
‑
酸热处理系统与所述冷却系统连接，所述第二固液分离系统的固体物料排出口与加压系统的进料口之间的管路上设置有弱碱水溶液进液口；所述碱热水解处理系统连接有供热系统。本专利技术提供的植物秸秆预处理系统是封闭生产系
统，通过连续进料出料，可实现植物秸秆高效预处理生产，且预处理效果稳定，经济效益高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中植物秸秆预处理系统的结构示意图，图中1
‑
破碎系统；2
‑
混料系统；3
‑
超声
‑
酸热处理系统；4
‑
第一固液分离系统；5
‑
第一洗涤系统；6
‑
第二固液分离系统；7
‑
加压系统；8
‑
碱热水解处理系统；9
‑
冷却系统；10
‑
泄压系统；11
‑
磁分离系统；12
‑
第三固液分离系统；13
‑
第二洗涤系统；14
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物秸秆预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将植物秸秆进行破碎处理，得到植物粉末；将所述植物粉末、磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料与弱酸水溶液混合，在超声条件下进行预热处理，之后将所得预热处理体系进行第一固液分离，将所得第一固体物料水洗至中性，经第二固液分离后得到第二固体物料；将所述第二固体物料与弱碱水溶液混合，进行热水解处理，之后将所得热水解处理体系经磁分离去除磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料，将剩余物料进行第三固液分离，将所得第三固体物料水洗至中性，经第四固液分离后得到预处理植物粉末。2.根据权利要求1所述的植物秸秆预处理方法，其特征在于，所述植物秸秆包括草本植物秸秆。3.根据权利要求1所述的植物秸秆预处理方法，其特征在于，所述植物粉末的粒度为60～100目。4.根据权利要求1所述的植物秸秆预处理方法，其特征在于，所述弱酸水溶液中的弱酸包括乙酸、柠檬酸、酒石酸和葡萄糖酸中的一种或几种，所述弱酸水溶液中弱酸的质量含量为0.01～1％，所述弱酸水溶液与植物粉末的质量比为(5～10)：1。5.根据权利要求1所述的植物秸秆预处理方法，其特征在于，所述磁性沸石
‑
锰氧化物催化材料的质量为所述植物粉末质量的0.01～1％。6.根据权利要求1所述的植物秸秆预处理方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卫民，程寒飞，张哲，徐驰，冉景，朱巧红，刘金光，
申请(专利权)人：中冶生态环保集团有限公司，
类型：发明
国别省市：