一種提高秸稈酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種提高秸稈酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔，包括豎直設(shè)置的塔體，以及位于塔體頂部的進(jìn)料斗及位于塔體底部的出料口；所述進(jìn)料斗位于塔頂中心位置，所述進(jìn)料斗旁邊正下方垂直于塔體方向設(shè)置分散器；所述分散器為圓錐面，所述圓錐面的頂點(diǎn)豎直向上指向進(jìn)料斗中心，所述圓錐面上交錯(cuò)分布垂直于圓錐面母線(xiàn)方向的棒狀凸起；塔體中部設(shè)置若干垂直于塔體方向的篩板；所述篩板為網(wǎng)狀，其上垂直于篩板表面均勻分布不同高度的棒狀凸起。本實(shí)用新型所述干法臭氧預(yù)處理塔有利于預(yù)處理半連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化作業(yè)；經(jīng)過(guò)臭氧處理的秸稈木質(zhì)素被去除，生物降解率明顯提高，雜菌和害蟲(chóng)被殺滅，提高了產(chǎn)品的儲(chǔ)存性能和發(fā)酵性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種提高秸稈酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及農(nóng)作物秸桿資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種秸桿干法臭氧預(yù)處理塔以及基于該預(yù)處理塔的干法臭氧預(yù)處理秸桿的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)農(nóng)作物秸桿資源豐富，但約有30%的秸桿沒(méi)有得到有效利用。在廣大農(nóng)村地區(qū)，焚燒秸桿依然是主流的處理方式，這不僅造成了秸桿資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還造成了嚴(yán)重的空氣污染。除了傳統(tǒng)的秸桿還田、秸桿青貯飼料等粗放、低附加值的利用方式以外，秸桿生物煉制逐漸成為十分有前景的秸桿利用方式，近年來(lái)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。
[0003]所謂秸桿生物煉制，即通過(guò)生物方法(微生物、酶)使秸桿水解成為小分子物質(zhì)，再通過(guò)發(fā)酵工程將秸桿水解物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的技術(shù)。生物煉制是生物質(zhì)資源利用的重要基礎(chǔ)，然而由于部分關(guān)鍵技術(shù)存在瓶頸，導(dǎo)致生物煉制技術(shù)在秸桿利用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用受到限制。除了生物煉制技術(shù)本身所需的生物處理手段(微生物制劑、酶制劑、生物反應(yīng)條件等)成本較高以外，秸桿生物煉制的主要技術(shù)瓶頸主要在于秸桿生物降解效率低下，這與秸桿的微觀(guān)結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。
[0004]為了破壞秸桿的微觀(guān)結(jié)構(gòu)屏障，改善秸桿的生物降解效率，通常在生物降解前對(duì)秸桿采取預(yù)處理。預(yù)處理手段根據(jù)作用原理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。物理法通過(guò)物理作用改變秸桿的顆粒大小、纖維形態(tài)等結(jié)構(gòu)特征，通常不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，但是處理效果也十分有限，能耗較高?；瘜W(xué)法主要通過(guò)酸、堿、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑等化學(xué)物質(zhì)對(duì)秸桿作用，通常不僅造成秸桿物理結(jié)構(gòu)改變，也是秸桿成分發(fā)生化學(xué)變化，這使得預(yù)處理效果顯著，但是也存在生成有害物質(zhì)、試劑殘留、試劑成本高的缺點(diǎn)。物理化學(xué)法在處理過(guò)程中結(jié)合了物理作用和化學(xué)作用，常涉及高溫高壓條件，對(duì)設(shè)備要求較高。生物法主要利用軟腐菌、白腐菌等微生物對(duì)秸桿進(jìn)行腐化處理，過(guò)程清潔衛(wèi)生、低能耗，但由于處理效率很低而不實(shí)用。
[0005]臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，能夠高效專(zhuān)一地降解秸桿中的木質(zhì)素組分，同時(shí)對(duì)秸桿中的多糖組分影響較小，從而有效提高秸桿生物降解效率。然而，在目前的預(yù)處理技術(shù)體系(如專(zhuān)利CN101121175A)，臭氧的作用沒(méi)有得到足夠的重視。這主要表現(xiàn)在:①臭氧僅作為一種輔助處理?xiàng)l件，其優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到充分發(fā)揮;②臭氧作用過(guò)程在液態(tài)條件下進(jìn)行，耗水、排污嚴(yán)重。相應(yīng)地，目前用于臭氧預(yù)處理的設(shè)備只適合液態(tài)處理(如專(zhuān)利CN202576407U)，因而缺乏適用于固態(tài)條件下秸桿臭氧預(yù)處理的設(shè)備。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本
【申請(qǐng)人】提供了一種提高秸桿酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔。本實(shí)用新型所述干法臭氧預(yù)處理塔有利于預(yù)處理半連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化作業(yè);經(jīng)過(guò)臭氧處理的稻桿木質(zhì)素被去除，生物降解率明顯提尚，雜菌和害蟲(chóng)被殺滅，提尚了產(chǎn)品的儲(chǔ)存性能和發(fā)酵性能。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種提高秸桿酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔，包括豎直設(shè)置的塔體，以及位于塔體頂部的進(jìn)料斗及位于塔體底部的出料口 ；
[0009]所述進(jìn)料斗位于塔頂中心位置，所述進(jìn)料斗旁邊正下方垂直于塔體方向設(shè)置分散器;所述分散器為圓錐面，所述圓錐面的頂點(diǎn)豎直向上指向進(jìn)料斗中心，所述圓錐面上交錯(cuò)分布垂直于圓錐面母線(xiàn)方向的棒狀凸起；
[0010]塔體中部設(shè)置若干垂直于塔體方向的篩板;所述篩板為網(wǎng)狀，其上垂直于篩板表面均勻分布不同高度的棒狀凸起，所述凸起的高度沿著篩板表面中點(diǎn)由內(nèi)向外輻射的方向逐漸減小，使得所有凸起頂端中心點(diǎn)恰好位于同一個(gè)球面上；
[0011]所述出料口呈漏斗狀;在所述出料口的周?chē)w側(cè)壁上均勻設(shè)置進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口以管道連接匯總為一個(gè)總進(jìn)氣口。
[0012]所述進(jìn)料斗旁邊的塔體上設(shè)置排氣口。
[0013]所述塔體底部設(shè)置用于支撐塔體的支架。
[0014]所述分散器的圓錐面母線(xiàn)與豎直方向夾角范圍為30°?50°。
[0015]所述篩板的數(shù)量依據(jù)預(yù)處理塔實(shí)際容量確定，確保每層篩板上的秸桿料層的高度不超過(guò)50cm;
[0016]所述篩板的網(wǎng)狀孔徑20?80目，依據(jù)秸桿顆粒的粒徑選擇。
[0017]秸桿先經(jīng)過(guò)粉碎，粉碎粒徑為80?300目；調(diào)至含水率不高于75%，通過(guò)進(jìn)料斗加入所述預(yù)處理塔中，使臭氧氣流通過(guò)進(jìn)氣口在塔體內(nèi)由下而上的流動(dòng)，與粉碎后的秸桿混合，從而達(dá)到預(yù)處理秸桿的作用；
[0018]所述秸桿為農(nóng)作物秸桿及能源作物。
[0019]粉碎后的秸桿調(diào)至含水率為45%?60%。
[0020]經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的秸桿顆粒按照下述方法進(jìn)行中和處理:
[0021]定量稱(chēng)取預(yù)處理后的秸桿顆粒樣品，加水配制成10^%的混合液，30°C恒溫放置30min，以pH計(jì)測(cè)定并記錄pH;參照GBT12456-2008的方法測(cè)定樣品的總酸含量，并以每克樣品所含氫離子的毫摩爾數(shù)計(jì)；
[0022]然后根據(jù)總酸含量計(jì)算對(duì)應(yīng)需要的氫氧化鈣添加量，依照該添加量向預(yù)處理秸桿中加入氫氧化鈣，并充分?jǐn)嚢瑁?br>[0023]最后以前述方法再次測(cè)定秸桿粉PH，確定中和效果;若預(yù)處理秸桿pH未達(dá)到5，再加入氫氧化鈣。
[0024]所述包括玉米秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿、高粱秸桿、甘蔗渣、蘆葦、柳枝稷、芒草；秸桿經(jīng)過(guò)粉碎并調(diào)節(jié)含水量后，秸桿物料處于透氣性良好的固態(tài)多孔狀態(tài)。
[0025]本預(yù)處理塔分散器及篩板上的圓柱狀凸起，其數(shù)量、排布方式應(yīng)當(dāng)按照預(yù)處理塔實(shí)際設(shè)計(jì)確定，但要滿(mǎn)足上述的設(shè)計(jì)描述。
[0026]本實(shí)用新型有益的技術(shù)效果在于:
[0027]經(jīng)研究表明，物料在容器中堆積時(shí)，器壁處的料層孔隙率較大，而料層內(nèi)部的孔隙率較小。當(dāng)氣體流經(jīng)料層時(shí)，器壁附近的物料接觸到的氣流遠(yuǎn)多于料層內(nèi)部接觸到的氣流。此外，過(guò)厚的料層由于內(nèi)部壓力較大，孔隙率減小，也不利于氣流的通過(guò)?；谏鲜鼋Y(jié)論，本預(yù)處理塔設(shè)計(jì)思路主要是增加料層與壁面接觸面積，同時(shí)盡量減少料層厚度。本預(yù)處理塔中的分散器能使物料從接近器壁的位置下落，在篩板上形成的料層邊緣高、中心低、有利于氣流均勻穿過(guò)料堆。分散器上的圓柱狀凸起在物料下落過(guò)程中起到破碎物料結(jié)塊的作用，使流經(jīng)分散器的物料分散成粉狀。多層篩板的設(shè)計(jì)，防止物料堆積過(guò)厚，由于物料自重造成底層料層透氣性能下降。篩板上的圓柱形凸起，大大增加了料層與壁面的接觸面積，有利于臭氧氣流滲透。
[0028]本實(shí)用新型能夠?qū)Ｒ坏亟到饨諚U中的木質(zhì)素，同時(shí)有效防止秸桿多糖組分損失，從而顯著提高秸桿酶解糖化效率。預(yù)處理過(guò)程在常溫常壓的固態(tài)條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求低，高效節(jié)水，除了適用于后續(xù)液態(tài)發(fā)酵以外，也適用于制作生物飼料、生物肥料等固態(tài)發(fā)酵領(lǐng)域。臭氧預(yù)處理還能起到殺菌殺蟲(chóng)作用，有利于防止預(yù)處理秸桿發(fā)酵過(guò)程中的雜菌污染，提高預(yù)處理秸桿的貯藏穩(wěn)定性。結(jié)合本方法的干法臭氧預(yù)處理塔，使物料的分散堆積、氣固反應(yīng)、卸料回填一次性完成，能夠?qū)崿F(xiàn)半連續(xù)化、自動(dòng)化、智能化作業(yè)。秸桿物料在處理時(shí)為固體狀態(tài)，節(jié)水減排，省去了后續(xù)固液分離、干燥成本。本實(shí)用新型解決了農(nóng)作物秸桿木質(zhì)素、纖維素、半纖維素難以降解的難題。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型預(yù)處理塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中:1-進(jìn)料斗；2-排氣口； 3-分散器棒狀凸起;4-分散器;5-篩板棒狀凸起;6_篩板;7-篩板轉(zhuǎn)軸;8-進(jìn)氣口； 9-總進(jìn)氣口； 10-出料口； 11-支架；
[0031 ]圖2為篩板頂視圖；
[0032]圖中:5_篩板棒狀凸起;7-篩板轉(zhuǎn)軸；
[0033]圖3為篩板底視圖；
[0034]圖中:7-篩板轉(zhuǎn)軸；14-篩板框架；15-篩網(wǎng)；
[0035]圖4為本實(shí)用新型預(yù)處理裝置優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖中:12_導(dǎo)氣管；13-噴口。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述。
[0038]如圖1?圖3所示，本預(yù)處理塔主體為塔式容器(長(zhǎng)徑比I 3)。預(yù)處理塔頂部中心設(shè)有進(jìn)料斗I，進(jìn)料斗I旁邊設(shè)有排氣口2。進(jìn)料斗I下方設(shè)有分散器4，分散器4呈圓錐面，其尖端豎直向上指向進(jìn)料斗I中心。分散器4圓錐面上交錯(cuò)分布著垂直于圓錐面母線(xiàn)方向的分散器棒狀凸起3。預(yù)處理塔內(nèi)部等間距設(shè)有若干篩板6，篩板6上分布著垂直于板面的篩板棒狀凸起5，凸起5的高度沿著篩板徑向由外至內(nèi)逐漸增大。篩板6可由液壓擺缸驅(qū)動(dòng)，繞其轉(zhuǎn)軸7向下旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，用以向下卸料。預(yù)處理塔底部為出料口 10。出料口 1上方壁面均勻設(shè)置三個(gè)進(jìn)氣口 8。該預(yù)處理塔投入使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)接入具備臭氧發(fā)生、進(jìn)口臭氧濃度監(jiān)測(cè)、出口臭氧濃度監(jiān)測(cè)和尾氣消解的管線(xiàn)中，根據(jù)【具體實(shí)施方式】不同，管線(xiàn)中的設(shè)備和連接方式可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。與該預(yù)處理塔配套的管線(xiàn)及其設(shè)備、安裝技術(shù)均為臭氧應(yīng)用相關(guān)領(lǐng)域的成熟技術(shù)方案，為該領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉，并易于獲得。
[0039 ]預(yù)處理塔中的進(jìn)料斗1、排氣口 2、總進(jìn)氣口 9、出料口 1可設(shè)置手動(dòng)閥或氣動(dòng)閥。預(yù)處理塔工作時(shí)，進(jìn)料斗I和出料口 10的閥門(mén)應(yīng)關(guān)閉，防止臭氧泄漏。排氣口 2和進(jìn)氣口 8的閥門(mén)用以備用。篩板6可讓其轉(zhuǎn)軸7向下旋轉(zhuǎn)90°，用以卸下篩板6上的物料。篩板6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)適宜采用液壓擺缸驅(qū)動(dòng)。預(yù)處理塔器壁靠近各層篩板6處可設(shè)置觀(guān)察窗及照明設(shè)備，以方便觀(guān)察預(yù)處理塔內(nèi)部情況。篩板6主要由框架結(jié)構(gòu)和篩網(wǎng)構(gòu)成，框架結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)軸構(gòu)成剛性連接，可隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，框架結(jié)構(gòu)上表面分布著如圖所示的篩板棒狀凸起5。篩網(wǎng)覆蓋于篩板6的框架上表面，圓柱狀凸起則穿過(guò)篩網(wǎng)，篩網(wǎng)孔徑20?80目，依據(jù)原料粒徑選擇。
[0040]基于上述預(yù)處理塔，本實(shí)用新型提供了一種干法臭氧預(yù)處理秸桿的方法。將秸桿先經(jīng)過(guò)粗粉碎(目數(shù)2 10目)，再經(jīng)過(guò)細(xì)粉碎至80目?300目。向秸桿加入一定量的清水，調(diào)至含水率不高于75 %，優(yōu)選的為使其含水率達(dá)到45 %?60 %。充分?jǐn)嚢杞諚U粉，然后在室溫下(25 °C)密封靜置Sh，使水分進(jìn)入秸桿微孔，秸桿顆粒表面水化均勻。
[0041 ]將達(dá)到要求含水率的秸桿粉加入本干法臭氧預(yù)處理塔中，加入量依據(jù)粉料浸沒(méi)的體積確定。通常情況下，秸桿料浸沒(méi)體積應(yīng)不超過(guò)預(yù)處理塔總體積的2/3。啟動(dòng)臭氧發(fā)生器，向本預(yù)處理塔通入臭氧氣流。通入塔體的臭氧濃度應(yīng)能達(dá)到30%?70%，氣流量應(yīng)能夠達(dá)至IJ2?8L/min，具體參數(shù)選擇應(yīng)當(dāng)配合臭氧發(fā)生器的最佳工況。預(yù)處理塔工作時(shí)，監(jiān)測(cè)預(yù)處理塔排出氣流的臭氧濃度，當(dāng)其達(dá)到輸入臭氧濃度的1/2時(shí)，物料吸收臭氧的效率已經(jīng)很低，預(yù)處理完成，需要卸料，并再裝填。
[0042]本實(shí)用新型中，經(jīng)粉碎的秸桿堆積在預(yù)處理塔的篩板6上形成料床。臭氧氣流由預(yù)處理塔下部通入并向上運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)篩板6進(jìn)入料床，與秸桿顆粒發(fā)生反應(yīng)。秸桿中的木質(zhì)素具有高電子云密度，容易與臭氧發(fā)生親電反應(yīng)，而被氧化降解為小分子物質(zhì)。而秸桿中的纖維素、半纖維素對(duì)臭氧的氧化不敏感，損失很低。因此，臭氧預(yù)處理能夠?qū)Ｒ恍缘亟到饨諚U中的木質(zhì)素，同時(shí)保留秸桿中多糖的天然結(jié)構(gòu)。木質(zhì)素作為秸桿細(xì)胞壁中最重要的抗降解屏障，其結(jié)構(gòu)的崩解能極大地提高秸桿的降解效率。而常見(jiàn)的酸處理、堿處理，在降解木質(zhì)素的同時(shí)，其中的多糖也發(fā)生水解和變質(zhì)，這不但造成秸桿有用組分的流失，也容易生成不利于后續(xù)糖化、發(fā)酵的抑制物。
[0043]經(jīng)過(guò)臭氧預(yù)處理的秸桿物料，由于其中組分被臭氧氧化降解后呈酸性，從而可能影響到后續(xù)對(duì)秸桿的酶解或發(fā)酵工藝。根據(jù)該問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種干法條件下中和預(yù)處理秸桿酸性的方法?？筛鶕?jù)預(yù)處理秸桿后續(xù)工藝的具體要求選擇是否采用該方法。具體方法如下:首先取樣測(cè)定預(yù)處理秸桿粉料的PH及總酸，將定量稱(chēng)取樣品，加水配制成1 %的混合液，30 0C恒溫30min，以pH計(jì)測(cè)定并記錄pH。參照GBT12456-2008的方法測(cè)定樣品的總酸含量，并以單位質(zhì)量(g)樣品所含氫離子的毫摩爾數(shù)(mmol)計(jì)。然后根據(jù)總酸含量計(jì)算對(duì)應(yīng)需要的氫氧化鈣添加量，依照該添加量向預(yù)處理秸桿中加入氫氧化鈣，并充分?jǐn)嚢?。最后以前述方法再次測(cè)定秸桿粉PH，確定中和效果。若預(yù)處理秸桿pH未達(dá)到5，再加入適量氫氧化I丐。
[0044]所述的秸桿為各種主要農(nóng)作物秸桿及能源作物，包括玉米秸桿、小麥秸桿、水稻秸桿、高粱秸桿、甘蔗渣、蘆葦、柳枝稷、芒草。
[0045]實(shí)施例1:秸桿干法臭氧預(yù)處理塔間歇式操作方案
[0046]按一定要求粉碎秸桿，調(diào)整秸桿粉含水率(具體可參考實(shí)施例3、4、5)。預(yù)處理塔初始狀態(tài):出料口 10關(guān)閉，底層篩板6處于水平狀態(tài)，稱(chēng)作“關(guān)閉”。進(jìn)料斗I打開(kāi)，中層篩板6和上層篩板6處于豎直狀態(tài)，稱(chēng)作“打開(kāi)”。向預(yù)處理塔加料，低層篩板6上的料層達(dá)到指定高度后，再關(guān)閉中層篩板6，繼續(xù)加料至指定高度，以此類(lèi)推，完成上層篩板6的加料。加料完畢，關(guān)閉進(jìn)料斗I。通入指定濃度和流量的臭氧氣流，同時(shí)監(jiān)視預(yù)處理塔排出的臭氧濃度。當(dāng)預(yù)處理塔排出的臭氧濃度達(dá)到輸入臭氧濃度的一半時(shí)，預(yù)處理程度達(dá)到要求。停止向預(yù)處理塔通入臭氧，預(yù)處理塔進(jìn)入卸料狀態(tài):出料口 10打開(kāi)，先后打開(kāi)底層、中層和上層篩板6，依次卸料。至此，完成一次間歇式操作循環(huán)。
[0047]實(shí)施例2:秸桿干法臭氧預(yù)處理塔半連續(xù)式操作方案
[0048]按一定要求粉碎秸桿，調(diào)整秸桿粉含水率(具體可參考實(shí)施例3、4、5)。預(yù)處理塔初始狀態(tài)及加料操作同實(shí)施例1。通入指定濃度和流量的臭氧氣流，同時(shí)監(jiān)視預(yù)處理塔排出的臭氧濃度。當(dāng)預(yù)處理塔排出臭氧濃度不為零時(shí)，暫停通入臭氧，打開(kāi)出料口 10和底層篩板6，卸出底層篩板6物料。再關(guān)閉底層篩板6和出料口 1，同時(shí)打開(kāi)中層篩板6，使原位于中層篩板6的物料放于底層篩板6。以此類(lèi)推，將原位于上層篩板6的物料放于中層篩板6，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)料斗I，向上層篩板6加入新的物料。再關(guān)閉進(jìn)料斗I，并再次通入指定濃度和流量的臭氧氣流，同時(shí)監(jiān)視預(yù)處理塔排出的臭氧濃度。至此，前后兩次開(kāi)始向預(yù)處理塔通入臭氧的操作之間的流程為一次半連續(xù)式操作循環(huán)。該操作方案可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)作業(yè)，單次卸料進(jìn)料迅速，臭氧利用率高，處理均勻。
[0049]實(shí)施例3:玉米秸桿干法臭氧預(yù)處理方案I
[0050]該方案中，預(yù)處理塔操作采用間歇式。玉米秸桿先粗粉碎過(guò)20目篩，再經(jīng)過(guò)細(xì)粉碎過(guò)300目篩。將秸桿粉的含水率調(diào)至60%。在臭氧濃度60mg/L，氣流量5L/min的條件下處理。最終秸桿的木質(zhì)素降解率達(dá)到75%，纖維素酶解率達(dá)到80% (未處理秸桿為10% )。
[0051 ]實(shí)施例4:玉米秸桿干法臭氧預(yù)處理方案2
[0052]該方案中，預(yù)處理塔操作采用半連續(xù)式。玉米秸桿先粗粉碎過(guò)20目篩，再經(jīng)過(guò)細(xì)粉碎過(guò)150目篩。將秸桿粉的含水率調(diào)至45%。在臭氧濃度60mg/L，氣流量5L/min的條件下處理。最終秸桿的木質(zhì)素降解率達(dá)到66%，纖維素降解率達(dá)到70% (未處理秸桿為8% )。
[0053]實(shí)施例5:玉米秸桿干法臭氧預(yù)處理方案3
[0054]該方案中，預(yù)處理塔操作采用間歇式。玉米秸桿可直接粉碎至過(guò)80目篩，秸桿粉含水率調(diào)至50%。在臭氧濃度70mg/L，氣流量8L/min條件下處理。最終秸桿粉的木質(zhì)素降解率達(dá)到52%，纖維素降解率達(dá)到60% (未處理秸桿為6%)。預(yù)處理原料按照專(zhuān)利中方法中和酸性至pH = 5，經(jīng)過(guò)乳酸菌和纖維素酶混合固態(tài)發(fā)酵10d，發(fā)酵物中的活菌數(shù)達(dá)到I X 109cfu，相比之下，未經(jīng)預(yù)處理的秸桿原料直接進(jìn)行上述發(fā)酵，活菌數(shù)僅能達(dá)到I X 106cfu。
[0055]優(yōu)選的實(shí)施例:
[0056]如圖4所示，篩板轉(zhuǎn)軸7內(nèi)側(cè)邊緣可設(shè)置導(dǎo)氣管12，并連接壓縮空氣脈沖。導(dǎo)氣管12朝著篩板6平面一側(cè)設(shè)有等間距噴口 13，使導(dǎo)氣管12中的氣體從噴口 13噴出。當(dāng)篩板6為水平狀態(tài)，臭氧對(duì)篩板6上的秸桿顆粒進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，高速氣流可使秸桿料層底部發(fā)生擾動(dòng)，形成空陷通道，促進(jìn)了預(yù)處理的進(jìn)行。當(dāng)篩板6卸料時(shí)，篩板6轉(zhuǎn)動(dòng)為豎直狀態(tài)，篩板6上的物料在重力作用下下落。對(duì)篩板6提供高壓空氣脈沖，導(dǎo)氣管12—側(cè)噴口 13噴出的高速氣流，在篩板上表面撞擊篩板棒狀凸起5而形成渦流，有利于將篩板6上殘存的物料除去，從而使篩板6網(wǎng)孔的透氣性能恢復(fù)。當(dāng)物料較細(xì)(>150目)，含水率較高(>50%)時(shí)，物料較易容易粘附在篩板6上，該設(shè)計(jì)則十分必要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高秸桿酶解糖化率的干法臭氧預(yù)處理塔，包括豎直設(shè)置的塔體，以及位于塔體頂部的進(jìn)料斗及位于塔體底部的出料口；其特征在于: 所述進(jìn)料斗位于塔頂中心位置，所述進(jìn)料斗旁邊正下方垂直于塔體方向設(shè)置分散器；所述分散器為圓錐面，所述圓錐面的頂點(diǎn)豎直向上指向進(jìn)料斗中心，所述圓錐面上交錯(cuò)分布垂直于圓錐面母線(xiàn)方向的棒狀凸起； 塔體中部設(shè)置若干垂直于塔體方向的篩板;所述篩板為網(wǎng)狀，其上垂直于篩板表面均勻分布不同高度的棒狀凸起，所述凸起的高度沿著篩板表面中點(diǎn)由內(nèi)向外輻射的方向逐漸減小，使得所有凸起頂端中心點(diǎn)恰好位于同一個(gè)球面上； 所述出料口呈漏斗狀;在所述出料口的周?chē)w側(cè)壁上均勻設(shè)置進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口以管道連接匯總為一個(gè)總進(jìn)氣口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理塔，其特征在于所述進(jìn)料斗旁邊的塔體上設(shè)置排氣口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理塔，其特征在于所述塔體底部設(shè)置用于支撐塔體的支架。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理塔，其特征在于所述分散器的圓錐面母線(xiàn)與豎直方向夾角范圍為30°?50°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理塔，其特征在于所述篩板的數(shù)量依據(jù)預(yù)處理塔實(shí)際容量確定，確保每層篩板上的秸桿料層的高度不超過(guò)50cm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理塔，其特征在于所述篩板的網(wǎng)狀孔徑20?80目，依據(jù)秸桿顆粒的粒徑選擇。
【文檔編號(hào)】C12M1/00GK205473719SQ201620204395
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】陳正行, 李 誠(chéng), 王莉, 王韌, 李永富, 羅小虎, 李亞男
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)