一种农业废弃物与糠醛生产废弃物综合资源化利用的方法

摘要

本发明公开了一种农业废弃物与糠醛生产废弃物综合资源化利用的方法，将农业废弃物碱预处理过程中产生的碱性废液、碱性固体废渣，分别与糠醛生产过程产生的酸性废液、废渣混合，使混合的废液和废渣的pH达到合适的范围，省去pH调整过程中酸、碱试剂的添加，节约成本，同时通过废液组分调配和废渣酶解糖化分别获得液体有机复合肥、醇类燃料或有机酸、以及膳食纤维蛋白饲料，实现农业废弃物和糠醛渣的同步高值转化，农业废弃物高值化生产过程和糠醛生产过程废液废渣零排放并增加收益，解决了农业废弃物离田高值化效益低、糠醛生产过程废弃物产生量大难以处置问题。

说明书

技术领域：

本发明涉及废弃物资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种农业废弃物与糠醛生产废弃物综合资源化利用的方法。

背景技术：

秸秆离田高值转化为燃料或化学品是其资源化利用的一种重要途径。秸秆生化转化为燃料或化学品通常需要经过预处理、酶解和发酵三个关键步骤，预处理方法有多种，其中碱法是目前能耗最低的一种预处理方法，但是碱预处理过程产生的废液量大且难以处置，已成为秸秆高值转化利用的一个技术瓶颈。

糠醛是我国大宗化工出口产品，贸易量居世界第二位，糠醛生产主要以硫酸为催化剂，生产过程产生大量的废液、废渣，与糠醛产品的质量比为24:13:1，废渣通常被直接燃烧提供工艺热，废液处置困难，已成为糠醛产业可持续发展的痛点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种农业废弃物与糠醛生产废弃物综合资源化利用的方法，将农业废弃物碱预处理过程中产生的碱性废液、碱性固体废渣，分别与糠醛生产过程产生的酸性废液、酸性固体废渣混合，使混合的废液和废渣的pH达到合适的范围，省去pH调整过程中酸、碱试剂的添加，节约成本，同时通过废液组分调配和废渣酶解糖化分别获得液体有机复合肥、醇类燃料或有机酸、以及膳食纤维蛋白饲料，实现农业废弃物和糠醛渣的同步高值转化，农业废弃物高值化生产过程和糠醛生产过程废液废渣零排放并增加收益，解决了农业废弃物离田高值化效益低、糠醛生产过程废弃物产生量大难以处置的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种农业废弃物与糠醛生产废弃物综合资源化利用的方法，该方法包括以下步骤：

(1)收集农业废弃物，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上；将粉碎的农业废弃物与1wt％～2wt％的KOH或KOH-尿素混合液以固液比1:10～1:20混合后，在50℃～80℃处理2～4h后固液分离，得到预处理液和固体残渣I；

(2)将步骤(1)得到的预处理液与糠醛生产废液混合至pH中性，添加氮肥、磷肥和钾肥，调配混合液中N:P

(3)将步骤(1)得到的固体残渣I与糠醛渣混合至pH4.5～5.5，加水调整固液比为1:5～1:10，以20～40FPU/g纤维素的量向混合体系中加入纤维素酶，在50℃、100～150rpm条件下酶解48～72h后，降低温度至30～37℃，添加营养成分，以总质量百分数为100％计，包括0.25wt％～0.5wt％酵母粉、0.25wt％～0.5wt％蛋白胨、0.25wt％～0.5wt％KH

所述的农业废弃物选自农作物秸秆、玉米芯、甘蔗渣、甜高粱渣中的一种。

步骤(1)中的KOH-尿素混合液中KOH与尿素的质量比为1:0.5～1:2，步骤(3)中的糠醛生产废液来自以硫酸、磷酸或醋酸为催化剂催化农业废弃物制备糠醛的生产工艺过程。

步骤(2)制备的液体有机复合肥可用于农作物、蔬菜、树苗、花卉、盆栽。

优选地，步骤(3)接入的微生物为酵母菌、乳酸菌等可发酵葡萄糖或木糖的菌株中的一种，产生的发酵产品为醇类燃料或有机酸中的一种，获得的固体残渣II膳食纤维含量60wt％以上、粗蛋白含量10wt％以上。

本发明的有益效果如下：本发明将农业废弃物高值转化过程与糠醛生产过程废液废渣的处置相结合，实现了农业废弃物和糠醛渣的同步高值转化，简化了糠醛生产过程产生的废液的处置程序，并实现废液的资源化利用，不仅节约了废液处置成本，而且制备的液体有机复合肥增加了额外的收益。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：

(1)收集农业废弃物稻秆，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上；

(2)将粉碎的农业废弃物与1wt％的KOH液，以固液比1:20混合后，在50℃处理4h后固液分离，得到预处理液和固体残渣I；

(3)将预处理液与来自以硫酸为催化剂催化农业废弃物制备糠醛后的废液(参见熊健等.生物质材料制备糠醛和5-羟甲基糠醛的研究进展.现代化工,2022,42(5):30-34.)混合至pH中性，添加氮肥、磷肥和钾肥，调配混合液中N:P

(4)将固体残渣I与糠醛渣混合至pH4.5，加水调整固液比为1:10，以40FPU/g纤维素的量向混合体系中加入纤维素酶，在50℃、100rpm条件下酶解48h后固液分离，降低温度至30℃，添加营养成分，以总质量百分数为100％计，包括0.25wt％酵母粉、0.25wt％蛋白胨、0.25wt％KH

实施例2：

(1)收集农业废弃物玉米芯，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上；

(2)将粉碎的农业废弃物与2wt％KOH-尿素混合液(KOH与尿素质量比为1:1)，以固液比1:15混合后，在80℃处理2h后固液分离，得到预处理液和固体残渣I；

(3)将预处理液与来自以磷酸为催化剂催化农业废弃物制备糠醛后的废液(熊健等.生物质材料制备糠醛和5-羟甲基糠醛的研究进展.现代化工,2022,42(5):30-34.)混合至pH中性，添加氮肥、磷肥和钾肥，调配混合液中N:P

(4)将固体残渣I与糠醛渣混合至pH5.0，加水调整固液比为1:5，以20FPU/g纤维素的量向混合体系中加入纤维素酶，在50℃、150rpm条件下酶解72h后固液分离，降低温度至30℃，添加营养成分，以总质量百分数为100％计，包括0.5wt％酵母粉、0.5wt％蛋白胨、0.5wt％KH

实施例3：

(1)收集农业废弃物甘蔗渣，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上；

(2)将粉碎的农业废弃物与2wt％的KOH液，以固液比1:10混合后，在80℃处理2h后固液分离，得到预处理液和固体残渣I；

(3)将预处理液与来自以醋酸为催化剂催化农业废弃物制备糠醛的废液(熊健等.生物质材料制备糠醛和5-羟甲基糠醛的研究进展.现代化工,2022,42(5):30-34.)混合至pH中性，添加氮肥、磷肥和钾肥，调配混合液中N:P

(4)将固体残渣I与糠醛渣混合至pH5.5，加水调整固液比为1:5，以20FPU/g纤维素的量向混合体系中加入纤维素酶，在50℃、150rpm条件下酶解72h后固液分离，降低温度至37℃，添加营养成分，以总质量百分数为100％计，包括0.5wt％酵母粉、0.5wt％蛋白胨、0.5wt％KH