CN103757057A - 一种碱液处理泥炭制备沼气的方法 - Google Patents

一种碱液处理泥炭制备沼气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碱液处理泥炭制备沼气的方法，天然泥炭粉碎至40～200目，加入1～5倍体积、质量百分比浓度为1～3%的碱液，在80～100℃蒸煮0.5～3h，调节pH为7.0～8.0，添加尿素调节碳氮比为（25～30）:1，添加占物料总体积分数为30%～80%活性污泥，在30～55℃厌氧发酵5～40天制备沼气，测定沼气中的甲烷含量。该方法将泥炭作为单一原料粉碎后碱液处理，添加活性污泥发酵沼气，测定沼气中甲烷的含量可达50-62％。本发明实现了以泥炭为原料厌氧发酵制备沼气，开辟了储量丰富的泥炭综合利用的新途径。

Description

一种碱液处理泥炭制备沼气的方法
 
技术领域
本发明涉及一种碱液处理泥炭制备沼气的方法，属于煤炭资源化应用领域。
背景技术
泥炭，是煤化程度最低的煤。泥炭是一种能源，又是工、农业许多部门必须的原材料和化工原料，是一种宝贵的天然矿产资源。泥炭为低值矿产, 多被本国、本地区就近农业利用。泥炭因其具有独特优越的物理性质、化学性质和生物性质，以及低廉的价格，泥炭被广泛应用于农业、畜牧业、园艺、建筑、环保、工业、医药等各个领域。
专利（200910035462.6）公开了提高木质纤维原料厌氧产气性能的新方法，将木质纤维原料切碎后与草炭按干物质比9∶11～3∶1的比例混合，将混合物进行厌氧发酵产沼气。张学才等报道了泥炭与猪粪的配比是1：1或1：2在严格厌氧的条件下可以制取含甲烷65 %左右的沼气。（张学才, 高风彩. 泥炭制沼气的研究[J]. 煤气与热力, 2000, 20(1):3-5），前者是泥炭与木质纤维原料混合，后者是泥炭与猪粪混合，都没有单独以泥炭为原料厌氧发酵制备沼气，并实现泥炭的综合利用和多产品转化。
因此，针对泥炭原料厌氧发酵的反应特点，需要研究相应的方法解决泥炭降解转化的难题，提高泥炭的附加值。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种碱液处理泥炭制备沼气的方法，它采用碱液处理泥炭，混合厌氧活性污泥发酵沼气。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种碱液处理泥炭制备沼气的方法，所述方法包括下列步骤：天然泥炭粉碎至40～200目，加入1～5倍体积、质量百分比浓度为1～3%的碱液，在80～100℃蒸煮0.5～3h，调节pH为7.0～8.0，添加尿素调节碳氮比为（25～30）:1，添加占物料总体积分数为30%～80%活性污泥，在30～55℃厌氧发酵5～40天制备沼气，测定沼气中的甲烷含量。
本发明所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙或纯碱溶液中的任意一种或两种。
碱液处理使泥炭中纤维素的形态结构发生了变化，部分分子间氢键断裂，部分酯键消失,随着碱用量的增加，纤维素、木质素结构被破坏的程度越大。这些变化表明碱液处理能提高泥炭纤维素的可及度和反应性，从而改善厌氧发酵性能。针对泥炭化学组成结构特点，采用碱液处理的简洁的流程、相对温和的操作条件和有效的技术措施对泥炭进行转化，易降解的有机质制成气体清洁燃料沼气，对泥炭资源的综合利用开发具有重大意义。
因而，本发明的有益效果为：
（1）泥炭分级利用，泥炭的主要成分是有机质和腐殖酸，将泥炭中的68%有机质转化为沼气等低碳生物质能源，未降解完全的有机质和富集的难降解的腐植酸制成富含腐植酸的有机肥料，使泥炭成分综合利用，符合国家的产业政策和能源政策，有利于企业调整产品结构、扩大产品种类。
（2）泥炭碱液处理方法简单实用化，具有反应条件温和、简便易行等优点，易于工厂规模化生产处理，泥炭纤维结构疏松易于微生物作用降解转化产沼气。
具体实施方式
实施例1
取20g天然泥炭粉碎至40目，加入3倍体积1%氢氧化钠溶液，在100℃蒸煮0.5h，稀盐酸调节pH为7.0，然后添加尿素调节碳氮比为25:1，添加体积分数为80%活性污泥，在30℃厌氧发酵5天制备沼气541ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为62%。
实施例2
取18g天然泥炭粉碎至80目，加入5倍体积3%氢氧化钠溶液和氢氧化钙溶液（体积比1:1），在90℃蒸煮1h，稀盐酸调节pH为8.0，然后添加尿素调节碳氮比为30:1，添加体积分数为50%活性污泥，在35℃厌氧发酵18天制备沼气468ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为60%。
实施例3
取20g天然泥炭粉碎至120目，加入1倍体积1%纯碱溶液，在80℃蒸煮1h，调节pH为7.5，然后添加尿素调节碳氮比为30:1，添加体积分数为30%活性污泥，在55℃厌氧发酵40天制备沼气325ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为55%。
实施例4
取30g天然泥炭粉碎至200目，加入3倍体积2%氢氧化钙溶液，在80℃蒸煮2h，稀盐酸调节pH为8.0，然后添加尿素调节碳氮比为30:1，添加体积分数为60%活性污泥，在50℃厌氧发酵28天制备沼气713ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为56%。
实施例5
取10g天然泥炭粉碎至40目，加入4倍体积1.5%氢氧化钠溶液，在90℃蒸煮1h，稀盐酸调节pH为7.5，然后添加尿素调节碳氮比为28:1，添加体积分数为70%活性污泥，在30℃厌氧发酵35天制备沼气364ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为60%。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种碱液处理泥炭制备沼气的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：天然泥炭粉碎至40～200目，加入1～5倍体积、质量百分比浓度为1～3%的碱液，在80～100℃蒸煮0.5～3h，调节pH为7.0～8.0，添加尿素调节碳氮比为（25～30）:1，添加占物料总体积分数为30%～80%活性污泥，在30～55℃厌氧发酵5～40天制备沼气，测定沼气中的甲烷含量。
2.如权利要求1所述的碱液处理泥炭制备沼气的方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙或纯碱溶液中的任意一种或两种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108018319A (zh) * 2018-02-05 2018-05-11 内蒙古科技大学 一种碱处理耦合微生物转化褐煤生产生物燃料的方法

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