一種農(nóng)業(yè)秸稈厭氧發(fā)酵制備沼氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)能源，特別是一種農(nóng)業(yè)秸桿厭氧發(fā)酵制備沼氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣發(fā)酵是國(guó)內(nèi)外都廣泛應(yīng)用的生物質(zhì)能源技術(shù)，曾在我國(guó)農(nóng)村沼氣工程中得到應(yīng)用，由于原料更換及除渣不方便，冬夏產(chǎn)氣量差別大，大部分農(nóng)村沼氣工程被廢棄。現(xiàn)雖有一種工業(yè)化沼氣裝置，操作條件穩(wěn)定，處理量大，但產(chǎn)氣量只有200立方/噸(干基)左右，經(jīng)濟(jì)效益低，難以推廣應(yīng)用。國(guó)外開(kāi)發(fā)的工業(yè)化秸桿沼氣裝置以青貯玉米秸桿為原料，產(chǎn)氣量可以比干枯秸桿提高I倍，但是需要用專(zhuān)門(mén)的土地用于生產(chǎn)玉米秸桿，我國(guó)人多地少，不具備這樣的土地條件。據(jù)報(bào)道農(nóng)業(yè)秸桿的理論產(chǎn)氣量為530立方/噸(干基)左右，但目前的技術(shù)方法和工藝條件在實(shí)際處理中的產(chǎn)氣速量慢。主要原因在于秸桿本身速效養(yǎng)分低，纖維素木質(zhì)素含量高，因此秸桿在池內(nèi)分解慢、降解量低。我國(guó)農(nóng)業(yè)秸桿十分豐富，對(duì)于以農(nóng)業(yè)秸桿為原料的沼氣生產(chǎn)雖然有所報(bào)導(dǎo)，但從公開(kāi)的技術(shù)中發(fā)現(xiàn)沼氣產(chǎn)量低，滿足不了對(duì)沼氣生產(chǎn)的實(shí)際需要，因此，如何利用千秸桿制備沼氣，并提高沼氣產(chǎn)量，是必需認(rèn)真解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種農(nóng)業(yè)秸桿厭氧發(fā)酵制備沼氣的方法，可有效解決利用農(nóng)業(yè)秸桿高產(chǎn)量制備沼氣的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，由以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)、原料選擇:選擇風(fēng)干的農(nóng)業(yè)秸桿、接種物、氮素、生物質(zhì)炭和水為原料，所述的農(nóng)業(yè)秸桿為麥秸桿、玉米秸桿、稻桿、高粱秸桿、棉桿、豆桿、花生秧、谷草、甘蔗渣和菊芋秸桿中的任意一種或兩種以上任意重量比的混合物；所述的接種物為具有產(chǎn)甲烷能力的活性污泥、沼渣的一種，或活性污泥、沼渣任意比例的混合物；
所述的氮素為無(wú)機(jī)氮的尿素、銨鹽、硝酸鹽、氨的一種或兩種以上任意重量比的混合物，或有機(jī)氮的牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米漿、魚(yú)粉、花生餅粉、黃豆餅粉的一種或兩種以上任意重量比的混合物；
所述的生物質(zhì)炭是由農(nóng)業(yè)秸桿或木材經(jīng)過(guò)碳化制成(公知技術(shù));
所述的活性污泥(activesludge)是微生物群體及它們所依附的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的總稱(chēng)，微生物群體主要包括細(xì)菌，原生動(dòng)物和藻類(lèi)等，其中，細(xì)菌和原生動(dòng)物是主要的二大類(lèi)，活性污泥主要用來(lái)處理污廢水(公知技術(shù));
所述的沼渣是沼氣發(fā)酵后殘留在沼氣池底部的半固體物質(zhì)，含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀和微量元素等(公知技術(shù));
(2)、配料:農(nóng)業(yè)秸桿與接種物的重量比為1: 0.5?2，農(nóng)業(yè)秸桿與接種物的混合物和水的重量比為10?30: 70?90，生物質(zhì)炭與農(nóng)業(yè)秸桿的重量比為:生物質(zhì)炭1-10%，農(nóng)業(yè)秸桿90-99%，生物質(zhì)炭與氮素的重量比為20-35: I ； (3)、原料加工:將農(nóng)業(yè)秸桿粉碎至2cm，接種物粉碎至粒徑2cm，與水混合均勻；
(4)、厭氧發(fā)酵制沼氣:在反應(yīng)器中首先裝入生物質(zhì)炭和氮素，再加入粉碎的農(nóng)業(yè)秸桿、接種物和水，混合均勻，密閉進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度為25?65°C，發(fā)酵時(shí)間為多35天，即得到高產(chǎn)的沼氣。
[0005]本發(fā)明原材料豐富，方法簡(jiǎn)單，廢物利用，有效解決了利用農(nóng)業(yè)秸桿、污泥和沼渣制備高產(chǎn)沼氣的技術(shù)難題，而且大大減少了環(huán)境的污染，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。
【具體實(shí)施方式】
[0006]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0007]本發(fā)明在具體實(shí)施中，可由以下實(shí)施例給出。
[0008]實(shí)施例1
本發(fā)明在具體實(shí)施中，可由以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)、原料選擇:選擇風(fēng)干的麥秸桿、沼渣、尿素、生物質(zhì)炭和水為原料；
(2)、配料:麥秸桿與沼渣的重量比為1: 1，麥秸桿與沼渣的混合物和水的重量比為20: 80，生物質(zhì)炭與麥秸桿的重量比為:生物質(zhì)炭5%，麥秸桿95%，生物質(zhì)炭與尿素的重量比為25: I ；
(3)、原料加工:將麥秸桿粉碎至2cm，沼渣粉碎至粒徑2cm，與水混合均勻；
(4)、厭氧發(fā)酵制沼氣:在反應(yīng)器中首先裝入生物質(zhì)炭和尿素，再加入粉碎的麥秸桿、沼渣和水，混合均勻，密閉進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度為55°C，發(fā)酵時(shí)間為37天，即得到高產(chǎn)的沼氣，每噸麥秸桿產(chǎn)沼氣350-500m3，沼氣中甲烷含量達(dá)到50_70%。
[0009]實(shí)施例2
本發(fā)明在具體實(shí)施中，還可由以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)、原料選擇:選擇風(fēng)干的玉米秸桿、稻桿、活性污泥、蛋白胨、生物質(zhì)炭和水為原料；
(2)、配料:玉米秸桿、稻桿的重量比為1: 1，玉米秸桿、稻桿與活性污泥的重量比為I: 1.5，玉米秸桿、稻桿與活性污泥的混合物和水的重量比為15: 85，生物質(zhì)炭與玉米秸桿、稻桿的重量比為:生物質(zhì)炭8%、玉米秸桿46%、稻桿46%，生物質(zhì)炭與蛋白胨的重量比為30: I ；
(3)、原料加工:將農(nóng)業(yè)秸桿粉碎至2cm，接種物粉碎至粒徑2cm，與水混合均勻；
(4)、厭氧發(fā)酵制沼氣:在反應(yīng)器中首先裝入生物質(zhì)炭和蛋白胨，再加入粉碎的農(nóng)業(yè)秸桿、活性污泥和水，混合均勻，密閉進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度為65°C，發(fā)酵時(shí)間為35天，即得到高產(chǎn)的沼氣，每噸玉米秸桿、稻桿產(chǎn)沼氣350-500m3，沼氣中甲烷含量達(dá)到50_70%。
[0010]實(shí)施例3
本發(fā)明在具體實(shí)施中，還可由以下步驟實(shí)現(xiàn):
(1)、原料選擇:選擇風(fēng)干的棉桿、甘蔗渣、沼渣、硝酸鹽、生物質(zhì)炭和水為原料；
(2)、配料:棉桿、甘蔗渣的重量比為1: 2，棉桿、甘蔗渣與接種物的重量比為1: 2，棉桿、甘蔗渣與接種物的混合物和水的重量比為25: 75，生物質(zhì)炭與棉桿、甘蔗渣的重量比為:生物質(zhì)炭10%、棉桿30%、甘蔗渣60%，生物質(zhì)炭與硝酸鹽的重量比為22:1 ;
(3)、原料加工:將棉桿、甘鹿澄粉碎至2cm，接種物粉碎至粒徑2cm，與水混合均勾；
(4)、厭氧發(fā)酵制沼氣:在反應(yīng)器中首先裝入生物質(zhì)炭和硝酸鹽，再加入粉碎的棉桿、甘蔗渣、沼渣和水，混合均勻，密閉進(jìn)行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度為40°C，發(fā)酵時(shí)間為40天，即得到高產(chǎn)的沼氣，每噸棉桿、甘蔗渣產(chǎn)沼氣350-500m3，沼氣中甲烷含量達(dá)到50_70%。
[0011]本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)，取得了非常滿意的技術(shù)效果，有關(guān)實(shí)驗(yàn)資料如下:
實(shí)驗(yàn)1:稱(chēng)取風(fēng)干的活性污泥120g和風(fēng)干的麥秸桿120g，加入已按原料配比裝有生物質(zhì)炭和氮素的廣口瓶中，加水至反應(yīng)器中混合物重量含水率85%，在水浴鍋中55°C恒溫發(fā)酵，35天后產(chǎn)氣總量為8.0 L，甲烷含量為79.7%。每克(干基)產(chǎn)沼氣67mL。
[0012]實(shí)驗(yàn)2:稱(chēng)取粉碎至粒徑小于2 cm的玉米桿120g和風(fēng)干的沼澄180g，加入已按原料配比裝有生物質(zhì)炭和氮素的廣口瓶中，加水至反應(yīng)器中混合物含水率85%，在水浴鍋中55°Cfe溫發(fā)酵，35天后產(chǎn)氣總量為17L，甲燒含量為53%，每克(干基)產(chǎn)沼氣142 mL。
[0013]實(shí)驗(yàn)3:稱(chēng)取粉碎至粒徑小于2 cm的玉米桿60g和風(fēng)干的活性污泥120g，加入已按原料配比裝有生物質(zhì)炭和氮素的廣口瓶中，加水至反應(yīng)器中混合物含水率85%，在水浴鍋中55°C恒溫發(fā)酵，35天后產(chǎn)氣總量為21.2 L，甲烷含量為58.4%。每克(干基)產(chǎn)沼氣353mL。
[0014]實(shí)驗(yàn)4:稱(chēng)取粉碎至粒徑小于2 cm的麥稻桿60g，按
【發(fā)明內(nèi)容】
部分給出的原料配比，加入其它原料，在水浴鍋中55°C恒溫發(fā)酵。35天后產(chǎn)氣總量為22.5 L，甲烷含量為58.3%。每克(干基)產(chǎn)沼氣375 mL。
[0015]實(shí)驗(yàn)5:稱(chēng)取粉碎至粒徑小于2cm的玉米桿、麥秸桿各