CN104328142A - 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法 - Google Patents

一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104328142A
CN104328142A CN201410649273.9A CN201410649273A CN104328142A CN 104328142 A CN104328142 A CN 104328142A CN 201410649273 A CN201410649273 A CN 201410649273A CN 104328142 A CN104328142 A CN 104328142A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fermentation
crop straw
vegetable waste
stalk
inoculum
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
CN201410649273.9A
Other languages
English (en)
Inventor
梁越敢
袁守军
陈检锋
陈华
王志远
赵忠
尹梅
付利波
苏帆
周正元
刘嫦娥
洪丽芳
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.)
Yunnan University YNU
Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
Original Assignee
Yunnan University YNU
Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences
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 Yunnan University YNU, Institute of Agricultural Environment and Resources of Yunnan Academy of Agricultural Sciences filed Critical Yunnan University YNU
Priority to CN201410649273.9A priority Critical patent/CN104328142A/zh
Publication of CN104328142A publication Critical patent/CN104328142A/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

Landscapes

  • Fertilizers (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明属于生物质能源开发利用与环境保护领域，尤其涉及一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法。本发明所述的生产沼气的方法是将农作物秸秆铡切，加入石灰水溶液混合均匀进行预处理，然后将预处理后的农作物秸秆与蔬菜废物、接种物按比例混合，控制发酵体总固体浓度为10-16%，在30-37℃下进行50天厌氧发酵产沼气，最后将发酵后的残留物取出，15-35%固体发酵残渣用于下一批次的接种物，其余的用作大棚蔬菜肥料，沼液用作发酵物料含水率的调配。与现有技术相比，本发明所述产沼气的方法具有沼液少、发酵稳定、产气速率快、产气效率高的特点。

Description

一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法
技术领域
本发明属于生物质能源开发利用与环境保护领域，具体涉及一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法。
背景技术
秸秆是陆地植被中年生长量最高的生物质资源，水稻、小麦、玉米三大粮食作物秸秆产量合计占全国秸秆总产量的2/3左右；2008年，在我国秸秆可收集的利用总量是6.5亿吨，其中废弃和焚烧量占16.8％。农作物秸秆和农村有机废物进行厌氧发酵产沼气，发酵残渣和发酵液可回用农田作肥料，实现农业的可持续发展。秸秆类生物质属于木质纤维素，其主要成分是30-50％的纤维素、15-35％的半纤维素和10-30％的木质素。秸秆具有高碳氮比、低含水量和高纤维化的特点，因而难以生物降解。纤维素的结晶度与聚合度、生物和酶的可接触表面积和木质素含量等限制了微生物和酶对多糖物质的利用。石灰预处理已被证明提高秸秆可利用性的有效手段之一。
随着农村产业结构的调整和城镇居民生活水平的不断提高，蔬菜种植在农业中所占的比重越来越大。据农业统计年鉴，2011年我国蔬菜总产量为5.19亿t。在食品加工、处理、运输等过程中产生的叶、根、茎和果实等形成蔬菜固体废弃物，废弃物产生率达到25％-30％。蔬菜废物一旦处置不当，就会造成了严重环境污染问题。蔬菜有机物含量高，糖类和半纤维素含量占到75％，具有高的厌氧发酵产气量潜力。但是，蔬菜废物的易腐解特性，极易产生发酵酸化现象，导致发酵产气停滞，不宜单相单独厌氧发酵。
由于农业秸秆和蔬菜废物具有成分互补性(C/N比、含水率、生物降解性等)，二者混合厌氧发酵既缓解蔬菜废物发酵的反应器酸化程度，也提高农业秸秆发酵的产气效率。传统湿式发酵秸秆类生物质易出现短流、浮渣的问题，同时对进料预处理要求严格。而高固体厌氧发酵具有以下优点：一般不需要搅拌设备，提高了容积产能能力；减少了水的供给，产生沼液少，废渣含水量低。
目前混合发酵工艺逐渐被使用，但是农作物秸秆和蔬菜废物为原料进行高固体混合厌氧发酵工艺，还没有得到很好的开发和利用。首先，混合发酵受到多种发酵因素和混合发酵原料获取性的制约；其次，高固体厌氧发酵也存在一些问题如预处理、混合和输送高固体含量混合物的机械设备问题，物料间存在严重的浓度梯度，传热、传质困难等。以上几方面因素限制农作物秸秆和蔬菜废物为原料大规模应用。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种产气效率高的农作物秸秆和蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法。
一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合厌氧发酵生产沼气的方法，包括农作物秸秆预处理和高固体混合厌氧发酵两个过程，其特征在于包括如下步骤：
(1)农作物秸秆原料铡切到3-5cm长，蔬菜废物铡切到3-5cm；
(2)农作物秸秆预处理：将切碎的农作物秸秆中加入石灰溶液混合均匀，将混合后农作物秸秆在20-25℃下放置3-6天；Ca(OH)2的加入量为农作物秸秆干重的3-6％，混合后秸秆的含水率控制在50-65％；
(3)高固体混合发酵：以农作物秸秆与蔬菜废物的总固体质量比(6:1)～(14:1)加入蔬菜废物，将预处理秸秆、蔬菜和接种物混匀后在30-37℃下进行厌氧发酵产沼气，厌氧发酵时间为50天；接种物体积为反应器容积15-35％，发酵体总固体浓度控制在10-16％之间。
本发明所述的秸秆主要包括稻秸、玉米秸、麦秸、黄瓜秸秆、辣椒秸秆中一种或几种。
本发明所述的蔬菜主要包括黄瓜、生菜、青菜、白菜、甘蓝、萝卜中一种或几种。
本发明所述的混合厌氧发酵接种物，接种物为沼气池的沼渣或腐败的阴沟、塘泥。
本发明所述的农作物秸秆预处理，Ca(OH)2的加入量为秸秆干重的3-6％，混合后物料含水率为50-65％，20-25℃下预处理时间为3-6天。
本发明所述的高固体混合发酵方法，农作物秸秆与蔬菜废物的总固体质量比为6:1-14:1，反应器接种物的体积为反应器容积15-35％，发酵体总固体浓度为10-16％，发酵温度为30-37℃，厌氧发酵时间为50天。
与现有技术相比，本发明的创新之处是：(1)预处理后秸秆和蔬菜废物高固体混合发酵，增加发酵稳定性、提高产气效率，同时产生渗滤液少、固体残渣含水率低。(2)与秸秆单独发酵相比，混合发酵使秸秆产气效率提高17-31％。
附图说明
图1是本发明生产沼气的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限以下实施例。
实施例1
将总固体浓度为0.89的晾干玉米秸秆64.7g铡切到3-5cm长，铡切后玉米秸秆放入2L容器中，加入3.23g的Ca(OH)2，再加入64g水，混合均匀后密封，25℃下堆沤5天；然后将堆沤后秸秆和200mL接种物混合均匀后放入1L的厌氧反应器中,补水控制发酵体系总固体含量在10％。把反应器放入35±1℃生化培养箱内中发酵50天，甲烷产量达到246mL·g-1TS，平均甲烷含量63.2％。
实施例2
将总固体浓度为0.89的晾干玉米秸秆42.8g铡切到3-5cm长，铡切后玉米秸秆放入2L容器中，加入2.14g的Ca(OH)2，再加入42g水，混合均匀后密封，25℃下堆沤5天；然后将总固体浓度为0.029的蔬菜废物218g铡切到3-5cm；最后将堆沤后秸秆、蔬菜废物和200mL接种物混合均匀后放入1L的厌氧反应器中，补水控制整个发酵体系总固体含量在10％。把反应器放入35±1℃生化培养箱内中发酵50天，甲烷产量达到323.4±17.3mL·g-1TS，平均甲烷含量62.8％。
实施例3
将总固体浓度为0.89的晾干玉米秸秆50g铡切到3-5cm长，铡切后玉米秸秆放入2L容器中，加入2.5g的Ca(OH)2，再加入50g水，混合均匀后密封，于25℃下堆沤5天；然后将总固体浓度为0.029的蔬菜废物150g铡切到3-5cm；最后将堆沤后秸秆、蔬菜废物和150mL接种物混合均匀后放入1L的厌氧反应器中，发酵体系总固体含量在14％。把反应器放入35±1℃生化培养箱内中发酵50天，甲烷产量达到317.7mL·g-1TS，平均甲烷含量64.2％。
实施例4
将总固体浓度为0.89的晾干玉米秸秆55g铡切到3-5cm长，铡切后玉米秸秆放入2L容器中，加入2.75g的Ca(OH)2，再加入55g水，混合均匀后密封，于25℃下堆沤5天；然后将总固体浓度为0.029的蔬菜废物120g铡切到3-5cm；最后将堆沤后秸秆、蔬菜废物和150mL接种物混合均匀后放入1L的厌氧反应器中，发酵体系总固体含量在16％。把反应器放入35±1℃生化培养箱内中发酵50天，甲烷产量达到289.5mL·g-1TS，平均甲烷含量63.2％。

Claims (6)

1.一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合厌氧发酵生产沼气的方法，包括农作物秸秆预处理和高固体混合厌氧发酵两个过程，其特征在于包括如下步骤：
(1)农作物秸秆原料先进行铡切到3-5cm长，蔬菜废物铡切到3-5cm；
(2)农作物秸秆预处理：将切碎的农作物秸秆中加入石灰溶液混合均匀，将混合后农作物秸秆在20-25℃下放置3-6天；Ca(OH)2的加入量为农作物秸秆干重的3-6％，混合后秸秆的含水率控制在50-65％；
(3)高固体混合发酵：以农作物秸秆与蔬菜废物的总固体质量比6:1-14:1加入蔬菜废物，将预处理秸秆、蔬菜和接种物混匀后在30-37℃下进行厌氧发酵产沼气，厌氧发酵时间为50天；接种物体积为反应器容积15-35％，发酵体总固体浓度控制在10-16％之间。
2.根据权利要求1所述的生产沼气的方法,其特征在于所述的秸秆主要包括稻秸、玉米秸、麦秸、黄瓜秸秆、辣椒秸秆中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的生产沼气的方法,其特征在于所述的蔬菜主要包括黄瓜、生菜、青菜、白菜、甘蓝、萝卜中一种或几种。
4.根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征在于所述的高固体混合发酵接种物，接种物为沼气池的沼渣或腐败的阴沟、塘泥。
5.根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征在于所述的农作物秸秆预处理：Ca(OH)2的加入量为秸秆干重的3-6％，混合后物料含水率为50-65％，20-25℃下预处理时间为3-6天。
6.根据权利要求1所述的生产沼气的方法，其特征在于所述的高固体混合发酵：农作物秸秆与蔬菜废物的总固体质量比为6:1-14:1，反应器接种物的体积为反应器容积15-35％，发酵体总固体浓度为10-16％，发酵温度为30-37℃，厌氧发酵时间为50天。
CN201410649273.9A 2014-11-15 2014-11-15 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法 Pending CN104328142A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410649273.9A CN104328142A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410649273.9A CN104328142A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104328142A true CN104328142A (zh) 2015-02-04

Family

ID=52402946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410649273.9A Pending CN104328142A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104328142A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105104908A (zh) * 2015-07-28 2015-12-02 北京厚实顿科技有限公司 补钙代青贮产品碱法厌氧生产方法
CN107653296A (zh) * 2017-11-16 2018-02-02 甘肃省科学院自然能源研究所 一种蔬菜尾菜和秸秆两级联合厌氧发酵生产沼气的方法
CN108384813A (zh) * 2018-03-26 2018-08-10 北京化工大学 一种氧化钙和沼液联合预处理提高稻草秸秆厌氧消化产气性能的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102367458A (zh) * 2011-11-03 2012-03-07 上海交通大学 一种NaOH预处理芦笋秸秆制取沼气的方法
CN104087620A (zh) * 2014-07-30 2014-10-08 郑州凯乐生物能有限公司 一种混合废弃物发酵料配方及无沼液沼气生产工艺

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102367458A (zh) * 2011-11-03 2012-03-07 上海交通大学 一种NaOH预处理芦笋秸秆制取沼气的方法
CN104087620A (zh) * 2014-07-30 2014-10-08 郑州凯乐生物能有限公司 一种混合废弃物发酵料配方及无沼液沼气生产工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
边义等: "玉米秸秆干发酵制取沼气的试验", 《沈阳农业大学学报》 *
阮越强等: "蔬菜废弃物发酵产沼气的实验", 《2012年中国沼气学会学术年会论文集》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105104908A (zh) * 2015-07-28 2015-12-02 北京厚实顿科技有限公司 补钙代青贮产品碱法厌氧生产方法
CN105104908B (zh) * 2015-07-28 2020-04-03 北京厚实顿科技有限公司 补钙代青贮产品碱法厌氧生产方法
CN107653296A (zh) * 2017-11-16 2018-02-02 甘肃省科学院自然能源研究所 一种蔬菜尾菜和秸秆两级联合厌氧发酵生产沼气的方法
CN107653296B (zh) * 2017-11-16 2020-08-11 甘肃省科学院自然能源研究所 一种蔬菜尾菜和秸秆两级联合厌氧发酵生产沼气的方法
CN108384813A (zh) * 2018-03-26 2018-08-10 北京化工大学 一种氧化钙和沼液联合预处理提高稻草秸秆厌氧消化产气性能的方法
CN108384813B (zh) * 2018-03-26 2021-07-20 北京化工大学 一种氧化钙和沼液联合预处理提高稻草秸秆厌氧消化产气性能的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102559499B (zh) 一种沼气干发酵复合菌剂的制备方法
CN103088070B (zh) 一种农作物秸秆与畜禽粪便联合固态发酵生产沼气的方法
CN102199630B (zh) 一种厌氧干发酵产沼气的方法及其使用的系统
CN102321677A (zh) 一种利用秸秆制造沼气和有机肥料的方法
Moshi et al. Characterisation and evaluation of a novel feedstock, Manihot glaziovii, Muell. Arg, for production of bioenergy carriers: Bioethanol and biogas
CN101638673B (zh) 一种利用植物秸秆发酵生产酒精的方法
CN104878046A (zh) 一种好氧与厌氧耦合两相发酵产沼气工艺方法
CN103060388A (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
CN112159824A (zh) 一种禽畜粪污的全资源再生利用方法
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
CN109112165A (zh) 一种粪便秸秆混合发酵生产沼气工艺
CN101497893A (zh) 基于复合菌种降解的纯秸秆发酵制取沼气工艺及制气装置
CN104328142A (zh) 一种农作物秸秆与蔬菜废物高固体混合发酵生产沼气的方法
CN107435053A (zh) 一种白腐真菌预处理农作物秸秆快速产沼气的发酵方法
CN106893682B (zh) 一种液化醪扩培酵母菌的方法及其应用和发酵乙醇的方法
CN103757058B (zh) 一种利用能源草和大型海藻共同发酵制备生物燃气的方法
CN110714032A (zh) 一种沼气的制备方法
CN103060389B (zh) 利用生产杏鲍菇剩余的菌糠和菇头制备沼气的方法
CN105494320A (zh) 一种秸秆保存和制备沼气的方法
CN101307331B (zh) 利用玉米秸粉和花生壳粉混合发酵生产园艺基质的方法
CN104087620A (zh) 一种混合废弃物发酵料配方及无沼液沼气生产工艺
CN110452933A (zh) 乙醇的制备方法
CN112301062A (zh) 一种玉米秸秆厌氧发酵制甲烷的方法
Matin et al. Solid state anaerobic digestion for biogas production from rice husk
CN101701223A (zh) 提高木质纤维原料厌氧产气速率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150204

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication