本发明涉及生物质资源的开发和利用领域，具体涉及一种玉米秸秆的综合利用方法。
背景技术：
我国是一个农业大国，全国种植玉米、甜高粱的面积达几亿亩，每年可产生几亿吨的秸秆。近年来，秸秆综合利用技术都是一种单一的技术方案，所产生的经济效益不高，秸秆逐步从传统的农业原料演变成无用的负担，大部分秸秆被种植户进行焚烧，对环境产生严重危害。
由于秸秆焚烧带来的空气污染问题，出现过将秸秆直接还田作为治理秸秆焚烧的措施，但其弊端是易将病虫害传带到土壤中；同时，未经处理的秸秆直接还田，没有经过发酵处理时间，会影响后续作物的出苗率。
将秸秆破碎压实成饲料、燃料等也是近几年兴起的一种秸秆综合处理方法，这种方法过多地占用了土地资源，影响农民耕作。综合现有状况，最好地方式是实现农作物秸秆的综合利用。
技术实现要素：
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种玉米秸秆的综合利用方法，玉米秸秆经粉碎后，用乙酸处理等技术，可以得到多种产品，具有变废为宝、提高农副产品附加值的优点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比12：1-20：1；
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、依据滤液中的木质素和半纤维素在水中溶解度的不同，在滤液中加水溶解半纤维素组分，木质素组分沉淀析出并进行过滤，将过滤后的滤液经过低温浓缩处理，使滤液质量浓度达到60-70g/l，然后加入木聚糖酶，经酶解，低温结晶后得到低聚木糖；
步骤四、将步骤三过滤出的木质素经活化处理，得到超级活性炭；
步骤五、将步骤二得到的固体残渣加入纤维素酶和酿酒酵母，经发酵后得到乙醇；
步骤六、将所有步骤产生的废水收集后进行沼气发酵，得到沼气。
本发明的步骤一中，乙酸预处理的条件为：乙酸的质量百分比浓度为60-70%，温度为70℃，预处理时间60-90min。
本发明的步骤三中，酶解条件为：酶解ph为6.0，加入木聚糖酶的重量与滤液体积的比例为2-4g/l，酶解温度40-60℃，酶解时间2-4h。
其中，将步骤三过滤出的木质素与氢氧化钾按碱炭比为3：1-5：1的比例在混合机内进行混合，加入纯水并混合浸泡3-20h；然后将浸泡好的混合物料加入到高温活化釜中，加入碱液，用电炉加热升温到110-130℃进行第一次脱水2-3h后，在氮气的保护下升温到400-440℃进行第二次脱水2-3h，再以5-10℃/min的升温速度升温到700-850℃，反应1-3h后，自然条件下冷却至室温，在淋洗塔内用去离子水洗涤6-12h，直至洗涤液为中性后，干燥，得到超级活性炭。
本发明的步骤五中，固体残渣加水，使底物浓度为80g/l，加入培养基溶液和纤维素酶，纤维素酶用量35.40-36u/g，在初始ph值4.8、温度50℃、80r/min的搅拌转速下预酶解；12h后补料，使底物浓度达到200g/l，并添加一定量的活性酵母，活性酵母填充量为8.92-10%，调整ph为5.0，搅匀后用保鲜膜封口，放入摇床中震荡，发酵温度为37℃，摇床转速为120r/min，84h后发酵结束。
本发明的步骤六中，将废水和厌氧污泥以1：1的体积混合，调节废水ph为7.0，搅拌均匀后密封，在30-35℃温度下发酵。
其中，步骤三过滤出的木质素经活化处理之前，采用蒸馏水通过水洗以除去残留的乙酸，并采用负压蒸发技术将乙酸蒸发回收用以循环利用。
有益效果：本发明在温度适当的条件下，秸秆中的半纤维素组分迅速发生催化水解，生成低聚木糖可溶性糖；
在乙酸溶液中，木质素大分子的α，β-芳基醚键迅速发生断裂，木质素大分子断裂成为木质素碎片，其在乙酸溶液中的溶解性得到提高，从秸秆脱离并进入乙酸溶液中；利用抽滤操作可以实现固液分离，此时固体残渣的主要成分是纤维素，用洁净的蒸馏水通过水洗以除去残渣上残留的乙酸，此时木质素和半纤维素溶解在乙酸滤液中；依据木质素和半纤维素在水中溶解度的不同，加水溶解半纤维素组分，于是木质素组分沉淀析出，木质素经活化处理，得到超级活性炭；
玉米秸秆经粉碎后，用乙酸处理等技术，最后可以得到低聚木糖、乙醇、超级活性炭、沼气等多种产品，具有变废为宝、提高农副产品附加值的优点，值得进一步推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的一种玉米秸秆的综合利用方法作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。
一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比12：1-20：1；
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、依据滤液中的木质素和半纤维素在水中溶解度的不同，在滤液中加水溶解半纤维素组分，木质素组分沉淀析出并进行过滤，将过滤后的滤液经过低温浓缩处理，使滤液质量浓度达到60-70g/l，然后加入木聚糖酶，经酶解，≤8℃下低温结晶后得到低聚木糖；
步骤四、将步骤三过滤出的木质素经活化处理，得到超级活性炭；
步骤五、将步骤二得到的固体残渣加入纤维素酶和酿酒酵母，经发酵后得到乙醇；
步骤六、将所有步骤产生的废水收集后进行沼气发酵，得到沼气。
其中，步骤一中，乙酸预处理的条件为：乙酸的质量百分比浓度为60-70%，温度为70℃，预处理时间60-90min。
其中，步骤三中，酶解条件为：酶解ph为6.0，加入木聚糖酶的重量与滤液体积的比例为2-4g/l，酶解温度40-60℃，酶解时间2-4h。
其中，将步骤三过滤出的木质素与氢氧化钾按碱炭比为3：1-5：1的比例在混合机内进行混合，加入纯水并混合浸泡3-20h；然后将浸泡好的混合物料加入到高温活化釜中，加入碱液，用电炉加热升温到110-130℃进行第一次脱水2-3h后，在氮气的保护下升温到400-440℃进行第二次脱水2-3h，再以5-10℃/min的升温速度升温到700-850℃，反应1-3h后，自然条件下冷却至室温，在淋洗塔内用去离子水洗涤6-12h，直至洗涤液为中性后，干燥，得到超级活性炭。
其中，步骤五中，固体残渣加水，使底物浓度为80g/l，加入培养基溶液和纤维素酶，纤维素酶用量35.40-36u/g，在初始ph值4.8、温度50℃、80r/min的搅拌转速下预酶解；12h后补料，使底物浓度达到200g/l，并添加一定量的活性酵母，活性酵母填充量为8.92-10%，调整ph为5.0，搅匀后用保鲜膜封口，放入摇床中震荡，发酵温度为37℃，摇床转速为120r/min，84h后发酵结束。
其中，步骤六中，将废水和厌氧污泥以1：1的体积混合，调节废水ph为7.0，搅拌均匀后密封，在30-35℃温度下发酵。
其中，步骤三过滤出的木质素经活化处理之前，采用蒸馏水通过水洗以除去残渣的乙酸，并采用负压蒸发技术将乙酸蒸发回收用以循环利用，此时，原来溶解状态的木质素和半纤维素组分将会析出。
实施例1
一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比15：1；其中，乙酸的质量百分比浓度为60%，温度为70℃，预处理时间90min。
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、依据滤液中的木质素和半纤维素在水中溶解度的不同，在滤液中加水溶解半纤维素组分，木质素组分沉淀析出并进行过滤，将过滤后的滤液经过低温浓缩处理，使滤液质量浓度达到70g/l，然后加入木聚糖酶，经酶解，低温结晶后得到低聚木糖；其中，酶解条件为：酶解ph为6.0，加入木聚糖酶的重量与滤液体积的比例为3g/l，酶解温度50℃，酶解时间4h。
在此条件下，酶解产生的还原糖含量为9.5g/l，可溶性总糖含量为26.3g/l，平均聚合度为2.77。
实施例2
一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比20：1；其中，乙酸的质量百分比浓度为70%，温度为70℃，预处理时间90min。
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、依据滤液中的木质素和半纤维素在水中溶解度的不同，在滤液中加水溶解半纤维素组分，木质素组分沉淀析出并进行过滤，采用蒸馏水通过水洗以除去残留的乙酸，并采用负压蒸发技术将乙酸蒸发回收用以循环利用；将步骤三过滤出的木质素经活化处理，具体操作为：
过滤出的木质素与氢氧化钾按碱炭比为4：1-5：1的比例在混合机内进行混合，加入纯水并混合浸泡3-20h；然后将浸泡好的混合物料加入到高温活化釜中，加入碱液，用电炉加热升温到120℃进行第一次脱水2-3h后，在氮气的保护下升温到420℃进行第二次脱水2-3h，再以8℃/min的升温速度升温到700-850℃，反应1-3h后，自然条件下冷却至室温，在淋洗塔内用去离子水洗涤6-12h，直至洗涤液为中性后，干燥，得到超级活性炭。
超级活性炭的比表面积为2411m2/g，孔容为1.11cm3/g，碘吸附值为2536mg/g。
实施例3
一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比12：1；其中，乙酸的质量百分比浓度为65%，温度为70℃，预处理时间80min。
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、将步骤二得到的固体残渣加入纤维素酶和酿酒酵母，经发酵后得到乙醇，具体操作为：
固体残渣加水，使底物浓度为80g/l，加入培养基溶液和纤维素酶，纤维素酶用量35.40u/g，在初始ph值4.8、温度50℃、80r/min的搅拌转速下预酶解；12h后补料，使底物浓度达到200g/l，并添加一定量的活性酵母，活性酵母填充量为8.92%，调整ph为5.0，搅匀后用保鲜膜封口，放入摇床中震荡，发酵温度为37℃，摇床转速为120r/min，84h后发酵结束。乙醇体积分数为4.7%。
实施例4
一种玉米秸秆的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤一、将玉米秸秆粉碎后与乙酸混合进行预处理，制得混合物，乙酸与混合玉米秸秆的液固比14：1；其中，乙酸的质量百分比浓度为68%，温度为70℃，预处理时间85min。
步骤二、将步骤一制得的混合物过滤，得到滤液和固体残渣；
步骤三、将步骤二得到的固体残渣加入纤维素酶和酿酒酵母，经发酵后得到乙醇，具体操作为：
固体残渣加水，使底物浓度为80g/l，加入培养基溶液和纤维素酶，纤维素酶用量35.60u/g，在初始ph值5.0、温度50℃、80r/min的搅拌转速下预酶解；12h后补料，使底物浓度达到200g/l，并添加一定量的活性酵母，活性酵母填充量为9.1%，调整ph为5.0，搅匀后用保鲜膜封口，放入摇床中震荡，发酵温度为37℃，摇床转速为120r/min，84h后发酵结束。
其中，各实施例中，将所有步骤产生的废水收集后进行沼气发酵，得到沼气，具体操作为：将废水和厌氧污泥以1：1的体积混合，调节废水ph为7.0，搅拌均匀后密封，在30-35℃温度下发酵。
利用1000ml广口瓶做发酵瓶，瓶中加入450ml厌氧污泥和450ml废水，调节废水ph值至7.0，搅拌均匀，用橡皮塞封口。试验温度为中温（30-35℃）。从cod降解效果来看，降解率能达到70%；从产气潜力分析，1kgcod大约能产0.316m3的沼气，且沼气中甲烷含量为58.18%左右。
以上实施例是为了说明本发明的技术方案，其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施，但并不以此限制本发明的保护范围。凡是依据本发明的实质内容所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。