CN103966265A - 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法 - Google Patents

一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103966265A
CN103966265A CN201410208065.5A CN201410208065A CN103966265A CN 103966265 A CN103966265 A CN 103966265A CN 201410208065 A CN201410208065 A CN 201410208065A CN 103966265 A CN103966265 A CN 103966265A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manioc waste
naoh
fermentation
sludge
biogas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410208065.5A
Other languages
English (en)
Inventor
徐浚洋
张军
王敦球
周宸宇
盛媛
秦艳敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201410208065.5A priority Critical patent/CN103966265A/zh
Publication of CN103966265A publication Critical patent/CN103966265A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

本发明公开一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法。将木薯渣干燥揉碎后，经过NaOH预处理制得发酵原料，再用干燥揉碎的木薯渣驯化污泥制得接种污泥，然后将制得的发酵原料、接种污泥和水按照30%的接种率混合均匀，用盐酸和氢氧化钠调节pH值为7，最后置于35±2℃的恒温水浴箱中厌氧发酵40天，即完成沼气制备过程。本发明方法通过将农业废弃物的木薯渣经过NaOH预处理，破坏了木质纤维素内部组织，将纤维素从木质素和纤维素包裹中释放出来，加速了纤维素的降解，提高了木薯渣日产气量、总产气量和原料的利用率，解决了木薯渣厌氧发酵产气量低下的问题，具有工艺简易、产气量大等优点。

Description

一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法
技术领域
本发明属于生物质能源利用技术领域，特别涉及一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法。
背景技术
世界三大薯类之一的木薯，也是仅次于水稻、甘薯、甘蔗和玉米的第五大作物，它广泛栽培于亚热带和热带地区,现广泛分布于中国华南地区，广西是我国木薯主产区之一，木薯种植面积和产量约占全国的1/3以上，居全国首位，2008 年种植面积为 22.15 万 hm2，占全国总种植面积的 60%；产量为 433.08 万 t，占全国总产量的 61.5%；广东居全国第二位，2008 年种植面积为 8.56 万 hm2，占全国的 22.9%，产量为158.89 万 t，占全国的22.6%。据相关报道：我国的木薯每年约有600万t的产量，且每年以30%左右的比例增长。
木薯含有大量的淀粉，被广泛用于制取淀粉及作为发酵生产酒精的原料。随着中国对淀粉需求的增加及木薯制取燃料乙醇、木薯深加工产业的发展，对于木薯的需求也随之增加。因提取淀粉而产生的大量固体残渣由纤维素和未被提取的淀粉组成。在我国每年加工木薯成为木薯淀粉产品后的木薯渣有30万吨,加上加工酒精等其它产品后的木薯渣总计达150万吨。大量的木薯渣被废弃,不仅造成资源浪费,而且严重污染环境,因而为木薯渣的综合利用寻求另外的出路已显得尤为重要。木薯渣中含有淀粉，纤维素，蛋白质等有机物，因此这些生物质类农业废弃物具有相对较高的生物降解性，通常不含有有毒有害的物质，可统一收集处理。因此，对以木薯渣为代表的农业生产的废弃物可以采用厌氧发酵处理制取清洁的生物质能源，不但可避免资源的浪费，同时减轻了对环境的污染。此外，沼液沼渣里含有丰富的氨基酸和微量元素，经过处理可作为饲料和饲料添加剂，还可以作为有机肥。
木薯渣中除了含有少量淀粉外还含有大量难降解的纤维素、半纤维素、木质素等，并组成结构复杂，主要成分纤维素是结构紧密的结晶体，而且纤维素好半纤维素被木质素包裹。阻碍了纤维素酶与纤维素的接触，使得降解过程缓慢，不易被厌氧菌消化，造成厌氧发酵产气低，经济效益差，导致实现大规模生产沼气的困难。针对这一问题，主要通过各种预处理方法（物理法、化学法和生物法）对木薯渣进行发酵前预处理，破坏木质纤维素的结构，来破坏原料中木质素结构来提高微生物消化性能、产气率和经济性。其中利用化学方法破坏木质纤维素的共价键，该法可使纤维素、半纤维素和木质素膨胀并破话其结晶性，使纤维素溶解并降解，可增加其消化性，提高其分解率。
经过对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：201110342696.2，发明名称为：一种NaOH预处理芦笋秸秆制取沼气的方法，该专利自述为：芦笋秸秆采收、粉碎、接种污泥的准备、NaOH预处理、PH调节及沼气发酵等过程，其优点：与现有技术相比，芦笋经过NaOH预处理，破坏了木质纤维素内部组织，将纤维素从木质素和半纤维素的包裹中释放出来，加速了纤维素的降解，提高了芦笋秸秆的可生化性、产气潜力和经济性。该技术不足在于：需要人工采收，浪费人力和物力，同时需要电动粉碎机对其经行粉碎，消耗能源，增加处理成本。目前大多采用NaOH对农作物秸秆类进行预处理后制取沼气，而对农业加工的副产物——木薯渣类农业废弃物进行NaOH预处理并制取沼气的研究尚未报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种NaOH预处理木薯渣厌氧消化制备沼气的方法。
本发明的思路：通过NaOH预处理木薯渣，能够将处理后的木薯渣密度变大，更易于沉入发酵瓶底部，有利于微生物和木薯渣充分接触，提高原料利用率及产气量，使木薯渣资源化、能源化和无害化。
具体步骤为：
(1)取湿木薯渣后经过压榨脱水、晾晒、热风机烘干后经研钵结块揉碎，置于60℃的恒温烘箱中烘干8小时至恒重，所得产物置于4℃的冰箱冷藏备用。
(2)采用质量百分比浓度为0.5~3％的NaOH溶液按照1:10的固液比密闭浸泡步骤(1)制得的产物，浸泡条件设置为：在恒温气浴室中80~120℃下浸泡3小时，然后将浸泡的产物取出用蒸馏水洗涤至中性，制得的发酵原料在60℃下烘干备用。
(3)将取自正常的发酵产沼气系统的发酵残余物、污水处理厂发酵的颗粒污泥或者污水处理厂厌氧段的颗粒污泥用步骤(1)制得的产物驯化一个月，制得的混合物即为接种污泥。
(4)将步骤(2)制得的发酵原料与步骤(3)制得的接种污泥按照30％的接种率混合，使得发酵原料、接种污泥和水混合均匀，其中发酵混合物总固体含量为10%，并用5mol/L的盐酸和5mol/L氢氧化钠溶液调节发酵混合物的pH值至7.0，最后置于35±2℃的恒温水浴箱中厌氧发酵40天，即完成沼气制备过程。
所述湿木薯渣为取自木薯淀粉厂产生的木薯淀粉残渣废物。
本发明方法充分实现了木薯淀粉提取后所剩下木薯渣的农业废弃物的资源化、减量化和无害化的利用，将构成环境污染的农业废弃物木薯渣转化为清洁的生物质能源——沼气，实现了木薯渣的循环再利用和减量化生产。本发明通过将农业废弃物的木薯渣经过NaOH预处理，破坏了木质纤维素内部组织，将纤维素从木质素和纤维素包裹中释放出来，加速了纤维素的降解，提高了木薯渣日产气量、总产气量和原料的利用率，解决了木薯渣厌氧发酵低下的问题，具有工艺简易、产气量大等优点。
具体实施方式
实施例：
本实施例所用的湿木薯渣为取自广西壮族自治区某市某木薯淀粉厂的木薯淀粉残渣废物。
(1)取湿木薯渣后经过压榨脱水、晾晒、热风机烘干后经研钵结块揉碎，置于60℃的恒温烘箱中烘干8小时至恒重，所得产物置于4℃的冰箱冷藏备用。
表1所得产物的理化特性（质量分数）
(2)取步骤(1)制得的产物分别置于5个烧杯中，分别标为a（空白对照）、b、c、d和e，按照固液比1:10向5个烧杯中分别加入质量百分比浓度为0%（空白对照，只加水不加NaOH）、0.5％、1.0％、2.0％和3.0％的NaOH溶液进行浸泡，然后用保鲜膜密封，在恒温气浴室中100℃下浸泡3小时，然后将浸泡的产物取出洗涤至中性，制得的发酵原料在60℃下烘干备用。
表2经不同浓度NaOH预处理前后各组分的质量百分数
(3)将取自污水处理厂发酵的颗粒污泥用步骤(1)制得的产物驯化一个月，制得的混合物即为接种污泥。
表3 接种污泥的理化特性（质量分数）
总固体 挥发性固体 悬浮固体 挥发性悬浮固体 pH
10.50 23.59 18.79 7.60 6.98
(4)将步骤(2)制得的5组发酵原料分别与步骤(3)制得的接种污泥按照30％的接种率混合，使得发酵原料、接种污泥和水混合均匀，其中发酵混合物总固体含量为10%，并用5mol/L的盐酸和5mol/L氢氧化钠溶液调节发酵混合物的pH值至7.0，最后置于35±2℃的恒温水浴箱中厌氧发酵40天，即完成沼气制备过程。
本实施例的效果：在厌氧消化时间40天中，a组（空白对照），b组（0.5％NaOH预处理组），c组(1.0％NaOH预处理组)，d组(2.0％NaOH预处理组)和e组(3.0％NaOH预处理组)的发酵产气总体积分别为5144mL、7877mL、5858mL、6221mL和6504mL，表明氢氧化钠预处理可明显提高生物气产量；其中b组（0.5％NaOH预处理组）产气量最高，其平均日产气量为197 mL，且在中温厌氧消化时，b组（0.5％NaOH预处理组）的产气量比空白对照组提高了53.13%；b组（0.5％NaOH预处理组）单位总固体产气率最高，为164.83 mL/g TS，与未经NaOH处理的对照组相比提高了38.5%。

Claims (1)

1.一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法，其特征在于具体步骤为：
(1)取湿木薯渣后经过压榨脱水、晾晒、热风机烘干后经研钵结块揉碎，置于60℃的恒温烘箱中烘干8小时至恒重，所得产物置于4℃的冰箱冷藏备用；
(2)采用质量百分比浓度为0.5~3％的NaOH溶液按照1:10的固液比密闭浸泡步骤(1)制得的产物，浸泡条件设置为：在恒温气浴室中80~120℃下浸泡3小时，然后将浸泡的产物取出用蒸馏水洗涤至中性，制得的发酵原料在60℃下烘干备用；
(3)将取自正常的发酵产沼气系统的发酵残余物、污水处理厂发酵的颗粒污泥或者污水处理厂厌氧段的颗粒污泥用步骤(1)制得的产物驯化一个月，制得的混合物即为接种污泥；
(4)将步骤(2)制得的发酵原料与步骤(3)制得的接种污泥按照30％的接种率混合，使得发酵原料、接种污泥和水混合均匀，其中发酵混合物总固体含量为10%，并用5mol/L的盐酸和5mol/L氢氧化钠溶液调节发酵混合物的pH值至7.0，最后置于35±2℃的恒温水浴箱中厌氧发酵40天，即完成沼气制备过程；
所述湿木薯渣为取自木薯淀粉厂产生的木薯淀粉残渣废物。
CN201410208065.5A 2014-05-18 2014-05-18 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法 Pending CN103966265A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410208065.5A CN103966265A (zh) 2014-05-18 2014-05-18 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410208065.5A CN103966265A (zh) 2014-05-18 2014-05-18 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103966265A true CN103966265A (zh) 2014-08-06

Family

ID=51236269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410208065.5A Pending CN103966265A (zh) 2014-05-18 2014-05-18 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103966265A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313058A (zh) * 2014-10-17 2015-01-28 苏州新协力环保科技有限公司 一种利用生物质能源的沼气发电方法
CN105506030A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 同济大学 一种木质纤维素厌氧产沼气预处理及发酵工艺
CN105734083A (zh) * 2016-05-16 2016-07-06 云南农业大学 一种以狼尾草为原料高效制备沼气的方法
CN109022494A (zh) * 2018-08-25 2018-12-18 桂林理工大学 一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法
CN109607771A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 广西大学 一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法
CN110055165A (zh) * 2019-05-20 2019-07-26 黄冈师范学院 简易薯渣制备沼气的装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101475964A (zh) * 2009-01-16 2009-07-08 南京大学 木质纤维原料厌氧发酵新工艺
CN101773927A (zh) * 2010-01-14 2010-07-14 广西力源新资源开发有限公司 木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法
CN102008011A (zh) * 2010-11-16 2011-04-13 马德顺 秸秆降解工艺
CN103243123A (zh) * 2013-05-14 2013-08-14 江南大学 一种高值转化薯类酒糟的新型循环工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101475964A (zh) * 2009-01-16 2009-07-08 南京大学 木质纤维原料厌氧发酵新工艺
CN101773927A (zh) * 2010-01-14 2010-07-14 广西力源新资源开发有限公司 木薯加工酒精、淀粉剩余物综合利用的方法
CN102008011A (zh) * 2010-11-16 2011-04-13 马德顺 秸秆降解工艺
CN103243123A (zh) * 2013-05-14 2013-08-14 江南大学 一种高值转化薯类酒糟的新型循环工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
彭志连等: "温度和碳氮比对木薯渣厌氧发酵产气量的影响", 《广东农业科学》 *
浦跃武等: "木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究", 《安徽农业科学》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313058A (zh) * 2014-10-17 2015-01-28 苏州新协力环保科技有限公司 一种利用生物质能源的沼气发电方法
CN105506030A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 同济大学 一种木质纤维素厌氧产沼气预处理及发酵工艺
CN105734083A (zh) * 2016-05-16 2016-07-06 云南农业大学 一种以狼尾草为原料高效制备沼气的方法
CN105734083B (zh) * 2016-05-16 2019-08-13 云南农业大学 一种以狼尾草为原料制备沼气的方法
CN109022494A (zh) * 2018-08-25 2018-12-18 桂林理工大学 一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法
CN109607771A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 广西大学 一种处理糖蜜酒精废水污泥的驯化方法
CN110055165A (zh) * 2019-05-20 2019-07-26 黄冈师范学院 简易薯渣制备沼气的装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sindhu et al. Water hyacinth a potential source for value addition: an overview
Neshat et al. Anaerobic co-digestion of animal manures and lignocellulosic residues as a potent approach for sustainable biogas production
Zhong et al. RETRACTED: Comparison of chemical and biological pretreatment of corn straw for biogas production by anaerobic digestion
CN103966265A (zh) 一种NaOH预处理木薯渣厌氧发酵制备沼气的方法
CN103060388B (zh) 利用能源草湿干联合发酵制备沼气和生产有机肥的方法
CN106396817B (zh) 一种基于秸秆和畜禽粪便制备有机肥的方法
Moshi et al. Characterisation and evaluation of a novel feedstock, Manihot glaziovii, Muell. Arg, for production of bioenergy carriers: Bioethanol and biogas
Ma et al. Enhanced biomethane production from corn straw by a novel anaerobic digestion strategy with mechanochemical pretreatment
CN104099374A (zh) 一种稻草秸秆碱处理与剩余污泥混合消化产沼气的方法
CN103319221A (zh) 一种生活污水与菇渣混合发酵制取农肥的方法
CN106167812A (zh) 利用畜禽粪便生产燃料乙醇的方法
CN103012008A (zh) 利用海藻生产复合微生物肥料的配方及制备方法
Grala et al. Effects of hydrothermal depolymerization and enzymatic hydrolysis of algae biomass on yield of methane fermentation process.
CN101775412A (zh) 利用木质纤维素制备沼气的方法
CN101475964B (zh) 木质纤维原料厌氧发酵新工艺
CN104878045B (zh) 一种汽爆秸秆与牛粪两相混合厌氧发酵产沼气的方法
Tian et al. Biogas production characteristics of solid-state anaerobic co-digestion of banana stalks and manure
CN104357428A (zh) 一种木聚糖酶的液态深层发酵方法
Li et al. Effects of different fermentation synergistic chemical treatments on the performance of wheat straw as a nursery substrate
CN104593431B (zh) 低温水冷冻预处理玉米秸秆提高厌氧消化产气性能的方法
CN104593429B (zh) 氢氧化钠和氨水联合低温预处理玉米秸秆提高厌氧消化产气性能的方法
Ikeda et al. Evaluation of pretreatment effect for spent mushroom substrate on methane production
CN1436895A (zh) 造纸工艺中钾碱制浆黑液的综合利用方法
CN104046654B (zh) 一种利用植物秸秆和活性污泥生产沼气的方法
CN106434761A (zh) 一种提高发酵系统沼气产量的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140806