專利名稱：生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沼氣生產(chǎn)工藝，特別涉及一種利用生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝。
背景技術(shù)：
我國每年將產(chǎn)生約7億噸的生物質(zhì)秸稈，包括稻草、玉米秸稈、麥秸稈等，其中大部分未進(jìn)行利用，既造成資源浪費，又污染環(huán)境。秸稈厭氧發(fā)酵制取沼氣是一種有效的秸稈利用途徑，但是秸稈作為主要發(fā)酵原料卻存在著發(fā)酵啟動時間長、產(chǎn)氣率低、原料利用率低、原料易結(jié)殼影響發(fā)酵的進(jìn)行和原料的進(jìn)出等問題。這主要是因為秸稈的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素的含量較高，且這些大分子互相纏結(jié)，不易降解，使產(chǎn)甲烷菌難以獲得所需的小分子有機物，造成發(fā)酵效率低下，周期較長。研究表明，秸稈預(yù)處理對發(fā)酵過程影響顯著，因此采用經(jīng)濟適用的預(yù)處理是高效生產(chǎn)沼氣的關(guān)鍵。生物質(zhì)秸稈預(yù)處理方式主要有物理、化學(xué)和生物處理三種，其中物理處理一般又是化學(xué)和生物處理的前提。通過切短、粉碎等物理處理，改變生物質(zhì)秸稈的物理形態(tài)，增大表面積，從間而提高生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵的產(chǎn)氣率。目前，生物質(zhì)秸稈的物理處理普遍采用切短、粉碎方式，但都存在著一些問題。單純切短處理，一般的鍘切機功耗較低，能耗較為合理，但秸稈粒徑一般在3-5 cm左右，粒徑較大，秸稈致密結(jié)構(gòu)不易破壞，木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等有機固體降解率不高，厭氧發(fā)酵制取沼氣時啟動時間長，易在反應(yīng)器內(nèi)漂浮結(jié)殼，產(chǎn)氣率低，原料利用率低。采用粉碎處理，秸稈粒徑均能小于lcm，有機固體降解率得到了提高，不易結(jié)殼，提高了產(chǎn)氣率，但是粉碎的粒徑較小導(dǎo)致粉碎機的功耗一般都比較大，能耗較高，經(jīng)濟性較差，從而限制了生物質(zhì)秸稈的大規(guī)模開發(fā)利用。現(xiàn)有秸稈發(fā)酵都需要在秸稈中添加微生物發(fā)酵菌，發(fā)酵完成后，沼液和沼渣直接排放或用于制作有機肥，沼液不能充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，該工藝加快了有機固體的降解率，縮短了厭氧發(fā)酵的啟動時間，能耗較低，并且使沼液得到了充分的利用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，該工藝的步驟為
(1)用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為1.5-2. 5cm的柔軟絲條；
(2)將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢?，攪拌后秸稈料液的總固體濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆慪5-7天；
(3)將秸稈料液移入裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣，發(fā)酵的溫度為 30-40 0C ο上述技術(shù)方案中切碎揉搓與現(xiàn)有切短處理方式相比，粒徑較小，使原本粗硬的秸稈物料變成細(xì)小的柔軟的絲條狀，破壞了木質(zhì)素和纖維素的致密結(jié)構(gòu)，降低纖維素的結(jié)晶度；且絲條狀能夠進(jìn)一步增大秸稈物料的比表面積，從而增大了秸稈有機固體與發(fā)酵菌的接觸面積，加快有機固體的降解率，不易結(jié)殼，縮短厭氧發(fā)酵的啟動時間，提高原料產(chǎn)氣率。 與現(xiàn)有的粉碎預(yù)處理方式相比，由于切碎揉搓時秸稈粒徑一般在1. 5-2. 5 cm,比粉碎處理的粒徑小，降低了能耗，性價比較高，有利于生物質(zhì)秸稈的大規(guī)模開發(fā)利用。上述技術(shù)方案中沼液起到接種物的作用，為秸稈發(fā)酵提供微生物預(yù)處理；本發(fā)明充分利用發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液，不污染環(huán)境。厭氧反應(yīng)器內(nèi)的破殼沉降裝置將絲條狀秸稈攪動下壓，解決秸稈漂浮易結(jié)殼的問題。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式步驟(1)中，用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為2cm的柔軟絲條。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用切碎揉搓方式處理生物質(zhì)秸稈， 秸稈變成絲條狀，極大破壞了秸稈復(fù)雜的致密結(jié)構(gòu)，增大比表面積，從而增大了有機固體與發(fā)酵菌的接觸面積，降解率提高30%，減少了后續(xù)其他化學(xué)或生物處理的難度，縮短了厭氧發(fā)酵啟動時間，秸稈物料不易漂浮結(jié)殼，原料產(chǎn)氣率提高20%以上，極大提高了生物質(zhì)秸稈的利用率；同時切碎揉搓秸稈粒徑在1. 5-2. 5 cm,比粉碎處理的粒徑小，因此能耗降低了 20%以上，有利于生物質(zhì)秸稈的大規(guī)模開發(fā)利用，具有較高的推廣和應(yīng)用價值。
具體實施例方式實施例1
收集秸稈300kg，用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為2cm的柔軟絲條；將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢瑁?攪拌后秸稈料液的總固體濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆慪5天，這樣能縮短物料在厭氧反應(yīng)器中的停留時間；用泵將秸稈料液通過輸送管道移入頂部裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵的溫度為40°C，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸送至凈化裝置，提純后制成清潔燃料；23天后，厭氧反應(yīng)完成，即沒有沼氣產(chǎn)生了，將反應(yīng)器內(nèi)的沼液和沼渣經(jīng)固液分離后，沼液通過管道回流到預(yù)處理池中對絲條狀秸稈進(jìn)行預(yù)處理，沼渣用于制作有機肥。實施例2
收集秸稈300kg，用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為1. 5cm的柔軟絲條；將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢?，攪拌后秸稈料液的總固體濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆慪7天，這樣能縮短物料在厭氧反應(yīng)器中的停留時間；用泵將秸稈料液通過輸送管道移入頂部裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵的溫度為30°C，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸送至凈化裝置，提純后制成清潔燃料；20天后；厭氧反應(yīng)完成，即沒有沼氣產(chǎn)生了， 將反應(yīng)器內(nèi)的沼液和沼渣經(jīng)固液分離后，沼液通過管道回流到預(yù)處理池中對絲條狀秸稈進(jìn)行預(yù)處理，沼渣用于制作有機肥。實施例3收集秸稈300kg，用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為2. 5cm的柔軟絲條；將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢韬蠼斩捔弦旱目偣腆w濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆慪6天，這樣能縮短物料在厭氧反應(yīng)器中的停留時間；用泵將秸稈料液通過輸送管道移入頂部裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，發(fā)酵的溫度為35°C，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣氣液分離裝置，輸送至凈化裝置，提純后制成清潔燃料；25天后，厭氧反應(yīng)完成，即沒有沼氣產(chǎn)生了， 將反應(yīng)器內(nèi)的沼液和沼渣經(jīng)固液分離后，沼液通過管道回流到預(yù)處理池中對絲條狀秸稈進(jìn)行預(yù)處理，沼渣用于制作有機肥。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，其特征在于該工藝的步驟為(1)用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為1.5-2. 5cm的柔軟絲條；(2)將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢?，攪拌后秸稈料液的總固體濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆慪5-7天；(3)將秸稈料液移入裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)沼氣，發(fā)酵的溫度為 30-40 0C，發(fā)酵時間為20-25天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，其特征在于步驟 (1)中，用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為2cm的柔軟絲條。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)秸稈厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝，該工藝的步驟為(1)用切碎揉搓機將生物質(zhì)秸稈加工成長度為1.5-2.5cm的柔軟絲條；(2)將絲條狀的秸稈經(jīng)輸送機送至預(yù)處理池，并在預(yù)處理池中加入從厭氧反應(yīng)器回流的沼液，充分?jǐn)嚢?，攪拌后秸稈料液的總固體濃度為20%，然后將秸稈料液在預(yù)處理池中堆漚5-7天；(3)將秸稈料液移入裝有破殼裝置的厭氧反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，生產(chǎn)沼氣，發(fā)酵的溫度為30-40℃。
文檔編號C12P5/02GK102191278SQ20111008922
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者孫俊環(huán), 李萍, 蔣祖勤, 韋秀麗, 高立洪 申請人:重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院