一种降低农林废弃物植物生物质的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种降解农林废弃物植物生物质的方法及其应用。本发明专利技术通过将农林废弃物植物生物质、三价铁矿物与营养液混合，选择性加入水解微生物菌液，得到的反应系统A进行厌氧培养，得到水解液。该水解液含木质纤维素水解产物，且色度低，可作为反硝化碳源。该方法能耗和成本低，能显著提高木质纤维素的碳源利用率；得到水解液色度低、具有较高的反硝化潜力，能够作为液体碳源补给污水处理厂用作反硝化外碳源，可见，该方法不仅能有效降解农林废弃物植物生物质，而且得到的水解液能用作反硝化碳源，进行污水处理。进行污水处理。进行污水处理。

【技术实现步骤摘要】
一种降低农林废弃物植物生物质的方法及其应用


[0001]本专利技术属于环保领域，特别涉及一种降低农林废弃物植物生物质的方法及其应用。

技术介绍

[0002]现今污水处理厂主流的脱氮手段仍为反硝化。但污水中有机碳浓度往往较低。据报道，我国约80％污水处理厂进水碳氮比低于3.6，不能提供充足的碳源以供反硝化脱氮，因此均需要额外投加有机碳源。在多种外碳源中，乙酸钠等小分子化合物虽然能快速提高反硝化效率，但是成本和投加量是两个棘手的问题。相比之下，农林废弃物具有相对较好的经济性和可持续性，成为研究热点之一。农林废弃物如小麦秸秆、玉米芯、枯枝落叶等，富含各种有机碳化合物，在水体中会释放出大量有机碳，从而提高反硝化脱氮效率。这一结论已被广泛研究并证实。但针对农林废弃物向水体中释放色度物质(一般为不饱和芳香性有机物)的问题，则较少受到关注。
[0003]农林废弃物向水体中释放的色度物质主要来源于农林废弃物植物生物质中的木质素及其水解产物。木质素是由多个苯丙烷类芳香化合物聚合而成的大分子，水解时会释放出相应的三种单体——松柏醇、芥子醇和对香豆醇。这些单体及木质素其余水解产物统称为木质素酚，属于难以被反硝化细菌利用的电子供体，不仅提高了水体的COD和色度，还抑制了各种水解酶的活性，阻碍了农林废弃物植物生物质的进一步水解。

技术实现思路

[0004]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种降低农林废弃物植物生物质的方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供上述降低农林废弃物植物生物质的方法的应用。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种降低农林废弃物植物生物质的方法，包括如下步骤：
[0007](1)将农林废弃物植物生物质、三价铁矿物与营养液混合，选择性加入水解微生物菌液，得到反应系统A；
[0008](2)将反应系统A进行厌氧培养，得到水解液。
[0009]步骤(1)中所述的农林废弃物植物生物质包括但不限于农业废弃植物、园林植物落叶和湿地植物。
[0010]步骤(1)中所述的农林废弃物植物生物质优选为经过处理的农林废弃物植物生物质。
[0011]所述的预处理的步骤如下：将采集得到的农林废弃物植物生物质于35～40℃下干燥3～4天并用粉碎机粉碎至粒径小于0.5～1cm。
[0012]步骤(1)中所述的三价铁矿物包括但不限于赤铁矿、针铁矿、纤铁矿和水铁矿中的至少一种。
[0013]步骤(1)中所述的三价铁矿物的用量优选为其与农林废弃物植物生物质按质量比0.5～1.5：1配比计算；优选按质量比1：1配比计算。
[0014]步骤(1)中所述的营养液是有利于微生物生长繁殖的溶液，其有利于水解微生物的生长，从而有利于农林废弃物植物生物质的降解。
[0015]步骤(1)中所述的营养液是含有1～5mg/L的氨氮(NH
4+
‑
N)和1～2mg/L的磷(TP)，pH为6.5～7.0的液体，其组成优选如下：MnSO4·
4H2O 2～2.5g/L、ZnSO4·
7H2O 0.8～0.9g/L、H3BO
3 0.6～0.7g/L、KI 0.08～0.09g/L、CuSO4·
5H2O 0.02～0.03g/L、NH4Cl 0.01～0.02g/L、KH2PO
4 0.008～0.01g/L，pH为6.5～7.0；更优选如下：MnSO4·
4H2O 2.23g/L、ZnSO4·
7H2O 0.86g/L、H3BO
3 0.62g/L、KI 0.083g/L、CuSO4·
5H2O 0.025g/L、NH4Cl 0.015g/L、KH2PO
4 0.009g/L，pH为6.5～7.0；溶剂为水，优选为去离子水。
[0016]步骤(1)中所述的营养液的用量优选按农林废弃物植物生物质：营养液＝1g：40～600mL计算。
[0017]步骤(1)中所述的水解微生物菌液优选为水稻土浸提液或是污泥浸提液。
[0018]步骤(1)中所述的水解微生物菌液在加入时的用量优选为水解微生物菌液：农林废弃物植物生物质＝2mL：1～2g计算。
[0019]步骤(2)中所述的厌氧培养的条件优选为于25～35℃暗培养；更优选为于30℃暗培养。
[0020]步骤(2)中所述的厌氧培养是序批式进行，每次水解反应后排出反应体系中的上覆水，再补充新的营养液继续反应。
[0021]所述的每次水解反应的时间为4～6天；
[0022]所述的反应的批数优选为4～8批次。
[0023]所述的上覆水经过抽滤后即为水解液。该水解液含木质纤维素水解产物，且色度低，可作为反硝化碳源。
[0024]上述降低农林废弃物植物生物质的方法在环保领域中的应用，不仅能有效降解农林废弃物植物生物质，得到的水解液能用作反硝化碳源，进行污水处理。
[0025]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0026](1)本专利技术提供的降低农林废弃物植物生物质的方法能有效降低水解液的色度，得到的水解液具有较高的反硝化潜力，能够作为液体碳源补给污水处理厂用作反硝化外碳源。
[0027](2)本专利技术提供的降低农林废弃物植物生物质的方法具有较低的能耗和成本，且能显著提高木质纤维素的碳源利用率。
附图说明
[0028]图1为实施例1的水解系统的结构示意图。
[0029]图2为实施例1的水解系统的水解第1周期的水解液实物照片图；其中，左图为PB得到的水解液，右图为HPB得到的水解液。
[0030]图3为实施例1中两种水解实验系统每个水解周期末期水解液的色度对比图；其中，PB为不添加赤铁矿的水解系统，HPB为添加赤铁矿的水解系统。
[0031]图4为实施例1中以不同总酚浓度的水解液制备的纤维素酶液的滤纸酶活对比结
果图。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0033]下述实施例中，所选用的农林废弃物为园林植物黄葛榕(Ficus virens Aiton)枯叶，枯叶经清洗、于35～40℃下干燥3～4天、磨碎并过1mm筛备用，得到预处理黄葛榕。同样的步骤处理香蒲，得到预处理香蒲。
[0034]下述实施例中，所选用的铁矿物为赤铁矿，于Macklin公司购买，主要成分为Fe2O3，纯度>99.95％，粒径<1μm。
[0035]下述实施例中，使用含微量氨氮和微量元素的营养液进行水解，配方见表1。
[0036]表1营养液配方
[0037][0038]下述实施例中，制备纤维素酶液所使用的纤维素酶为源自里氏木霉Trichoderma reesei(理论酶活力为5000U/g)，购自Sigma
‑
Alidrich(美国)公司。
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低农林废弃物植物生物质的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将农林废弃物植物生物质、三价铁矿物与营养液混合，选择性加入水解微生物菌液，得到反应系统A；(2)将反应系统A进行厌氧培养，得到水解液。2.根据权利要求1所述的降低农林废弃物植物生物质的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的农林废弃物植物生物质为农业废弃植物、园林植物落叶和湿地植物中的至少一种；步骤(1)中所述的三价铁矿物为赤铁矿、针铁矿、纤铁矿和水铁矿中的至少一种；步骤(1)中所述的营养液是含有1～5mg/L的氨氮和1～2mg/L的磷，pH为6.5～7.0的液体；步骤(1)中所述的水解微生物菌液为水稻土浸提液或是污泥浸提液。3.根据权利要求2所述的降低农林废弃物植物生物质的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的农林废弃物植物生物质为经过处理的农林废弃物植物生物质；所述的预处理的步骤如下：将采集得到的农林废弃物植物生物质于35～40℃下干燥3～4天并用粉碎机粉碎至粒径小于0.5～1cm；步骤(1)中所述的营养液的组成如下：MnSO4·
4H2O 2～2.5g/L、ZnSO4·
7H2O 0.8～0.9g/L、H3BO
3 0.6～0.7g/L、KI 0.08～0.09g/L、CuSO4·
5H2O 0.02～0.03g/L、NH4Cl 0.01～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：种云霄，胡星宝，谢孟颖，伍思浩，黄祥威，余光伟，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：