CN101899474A - 一种秸秆沼气化利用的预处理方法 - Google Patents

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冯永忠
楚莉莉
赵晓玲
李轶冰
任广鑫
杨改河
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Abstract

本发明公开了一种秸秆沼气化利用的预处理方法，包括以下步骤：从沼气池中提取沼液，加水稀释；将秸秆粉碎至粒径2-4cm，加入所述沼液混合，搅拌均匀，pH值节到6.5-7.5；将所得物料堆放到密闭容器或者窖池中密封，进行堆腐处理；每隔2-4天对物料进行搅拌，经过8-15天即可。沼液预处理秸秆具有价格低廉、在农村能够很容易获得；其次操作简单，无需格外的设备投资，基本上没有成本附加；第三，秸秆在农村的资源量很大，可以很好的解决因为粪便等原料不足限制农村户用沼气的使用效率；第四，对现有的户用沼气的结构无需进行改造，即可以进行直接发酵。

Description

一种秸秆沼气化利用的预处理方法
技术领域
本发明涉及秸秆沼气技术领域，尤其涉及一种秸秆沼气化利用过程中预处理秸秆的方法。
背景技术
目前我国农村户用沼气已经达到3050万户，其中相当一部分沼气池由于农村家庭养殖规模缩小，农村家庭成员结构减少，单纯的畜禽粪便和人粪尿难以满足沼气发酵原料的需求，导致一部分沼气池的利用效率比较低，而我国每年农作物秸秆的产量估计每年达到6.5-7亿吨，资源异常丰富。与其他原料相比，秸秆沼气化利用具有①秸秆分布广泛，原料充足，可彻底解决沼气生产原料问题。②秸秆含水率低，产生的沼渣呈固态，可直接作为有机肥料使用。沼液可用于下个批次发酵料的水分调节，完全没有沼液的排放，是符合循环经济要求的清洁生产过程。③秸秆可长期贮存，运输方便，价格较便宜等优势。
但是，秸秆直接作为沼气发酵原料，还存在产气效率比较低、发酵周期比较长的问题，如何通过简单的预处理技术，将秸秆处理成为产气效率高、发酵周期短、进出料较方便的原料，是制约秸秆直接高效沼气化利用的关键。
针对这一问题，目前主要采取的是物理、化学和生物学方法对秸秆进行预处理。
物理方法主要以粉碎为主，简单，经济，但是没有改变秸秆的木质素和纤维素含量，直接发酵的产气周期长、产气效率低。
化学方法目前主要以碱处理为主，具有投入少，预处理效果较好，但是碱处理之后物料的碱性增大，由于对厌氧微生物活性具有抑制作用，因而影响秸秆的厌氧发酵速效率。
生物法：主要以各种市面上开发的秸秆微生物厌氧发酵促进菌剂为主，具有清洁、无污染的特征，但是各种菌剂的成本比较高，技术规范和要求比较高，在农村户用沼气推广方面，如果缺乏政府的补贴，农户很难自主购买，因此，大面积推广还是受到一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种秸秆沼气化利用的预处理方法。
本发明技术方案如下：
一种秸秆沼气化利用的预处理方法，包括以下步骤：从沼气池中提取沼液，加水稀释；将秸秆粉碎至粒径2-4cm，加入所述沼液混合，搅拌均匀，Ph值节到6.5-7.5；将所得物料堆放到密闭容器或者窖池中密封，进行堆腐处理；每隔2-4天对物料进行搅拌，经过8-15天即可。
所述的预处理方法，秸秆与沼液重量比为：1∶1至1∶1.5之间
所述的预处理方法，所述加水稀释的比例为：秸秆∶沼液＝1∶1至1∶1.2之间。
所述的预处理方法，所述密闭容器为塑料袋。
所述的预处理方法，所述秸秆包括小麦、玉米和水稻秸秆之一或者其组合。
所述的预处理方法，夏季环境温度在20℃-30℃条件下，预处理8-10天即可。
所述的预处理方法，冬季在室温10℃-20℃条件下，预处理12-15天即可。
本发明提供一种成本低廉、操作简单的新型秸秆高效沼气化利用的预处理方法。本发明以沼液为促进剂，对小麦、玉米、水稻等木质素和纤维素含量较高，直接厌氧发酵较难，在常温环境下进行预处理。沼液预处理秸秆具有价格低廉、在农村能够很容易获得；其次操作简单，无需格外的设备投资，基本上没有成本附加；第三，秸秆在农村的资源量很大，可以很好的解决因为粪便等原料不足限制农村户用沼气的使用效率；第四，对现有的户用沼气的结构无需进行改造，既可以进行直接发酵。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
秸秆的主要成分是纤维，主要集中于细胞壁，细胞壁含量占70％以上，由纤维素、半纤维素、木质素组成。秸秆中纤维素、半纤维素和木质素紧密地结合在一起，使秸秆的厌氧消化率受到影响。秸秆成熟得越老，木质化程度越高，秸秆的厌氧消化性越差，三种主要秸秆的化学构成见表1。
表1不同作物秸秆的主要化学成分
通过在秸秆中加入适量的沼液，一方面可以软化秸秆，另一方面通过沼液中复杂的微生物群落、秸秆酶等，分解秸秆纤维素和木质素，降低秸秆纤维素和木质素的含量，增加物料中的糖分含量，调解秸秆的碳氮比，缩短秸秆厌氧发酵的启动时间，提高产气速率，增加秸秆的流动性。
实施例1
1、从沼气池中提取沼液50kg，按照重量比1∶1加水稀释；将100kg玉米、水稻和小麦秸秆的混合物，采用物理方法粉碎至2-4cm，加入上述经过稀释的100kg沼液混合，搅拌均匀，Ph值调节到6.5-7.5左右。将搅拌均匀的物料堆放到密闭容器，例如可以装入密封好的塑料袋，进行堆腐处理。
2、在预处理过程中每隔2-4天对物料进行搅拌，以使其各部分腐熟均匀，同时测定其预处理过程的物料温度、环境温度及ph变化。
3、在第10天左右，观测物料的预处理程度，物料颜色、秸秆的柔韧性、含水量、温度及Ph值等指标。
4、预处理程度的判定，一是根据预处理所用时间判定，研究表明，在夏季环境温度在20℃-30℃条件下，预处理10天即可直接如池；冬季在室温10℃-20℃条件下，预处理12-15天即可。另外一个是根据预处理之后各项指标的判定：物料温度稳定在45℃-60℃之间，Ph在6.5-8之间，初始碳氮比：最终碳氮比为0-0.3之间，水溶性碳(WSC)含量在0-4之间、纤维素含量的变化率在60-100％，标志着物料预处理成功。在农户家里直接可以根据时间判定。
本发明提供一种成本低廉、操作简单的新型秸秆高效沼气化利用的预处理方法。本发明以沼液为促进剂，对小麦、玉米、水稻等木质素和纤维素含量较高，直接厌氧发酵较难，在常温环境下进行预处理。
沼液成份复杂，富含N，P，K及各种微量元素和各种厌氧微生物菌群，作为秸秆预处理促进剂具有来源丰富，成本低廉，效果好的特征。
沼液预处理秸秆具有价格低廉、在农村能够很容易获得；其次操作简单，无需格外的设备投资，基本上没有成本附加；第三，秸秆在农村的资源量很大，可以很好的解决因为粪便等原料不足限制农村户用沼气的使用效率；第四，对现有的户用沼气的结构无需进行改造，既可以进行直接发酵。
实施例2
从沼气池中提取沼液50kg，按照重量比1∶1.2加水稀释；将50kg玉米秸秆，采用物理方法粉碎至粒径2-4cm，加入上述经过稀释的75kg沼液混合，搅拌均匀，Ph值调节到7.5左右。将搅拌均匀的物料堆放到窖池中密封，进行堆腐处理，其余步骤与实施例1相同，不再赘述。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种秸秆沼气化利用的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：从沼气池中提取沼液，加水稀释；将秸秆粉碎至粒径2-4cm，加入所述沼液混合，搅拌均匀，Ph值节到6.5-7.5；将所得物料堆放到密闭容器或者窖池中密封，进行堆腐处理；每隔2-4天对物料进行搅拌，经过8-15天即可。
2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，秸秆与沼液重量比为：1∶1至1∶1.5之间。
3.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述加水稀释的比例为：水∶沼液＝1∶1至1∶1.2之间。
4.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述密闭容器为塑料袋。
5.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述秸秆包括小麦、玉米和水稻秸秆之一或者其组合。
6.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，夏季环境温度在20℃-30℃条件下，预处理8-10天即可。
7.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，冬季在室温10℃-20℃条件下，预处理12-15天即可。
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