CN105063095A - 一种生物质沼气的发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物质沼气的发酵方法，包括如下步骤：物料的准备、秸秆预处理、堆沤降解及投料发酵。本发明方法发酵原料为单纯的农作物，无需额外加入氮源，并加入生物活性添加剂，减少农作物发酵启动时间，促进发酵作用。有效的提高了能源利用率。本发明方法将多种农作物秸秆转化为生物质能，同时减少了秸秆焚烧对大气的污染，可在我国广大农村地区推广。

Description

一种生物质沼气的发酵方法

技术领域

本发明涉及再生能源技术领域。更具体地，涉及一种生物质沼气的发酵方法。

背景技术

我国广大的农村地区，农民习惯于把柴薪和作物秸杆作为生活燃料而直接燃掉。由于这些燃料燃烧时热能的利用率仅有10％左右，所以会造成自然资源的极大浪费。同时，这些燃料在燃烧时放出的浓烟，又严重污染环境。更重要的是这些有机物被烧掉之后，会造成牲畜饲料和有机肥料的短缺，严重影响农业生产的发展。如果农作物秸杆、人畜粪便作沼气发酵原料生产沼气.燃烧沼气不仅没有浓烟，而且热能利用率可高达60％以上，这对节约能源具有很重要的意义。并且沼气池产出沼气后剩下的水和沼渣，还可作肥料。使自然资源得到了充分的再利用。

另外沼气的用处很多，可以代替煤炭、柴薪用来煮饭、烧水，还可以代替汽油开动内燃机或用沼气进行发电等，困此，沼气是一种值得开发的新能源。现在90％以上的能源是靠矿物燃料提供的，这些燃料在自然界储量有限，而且都不能再生。而人类对能源的需求却不断增加，如不及早采取措施，能源枯竭迟早将会成为现实。所以推广沼气发酵，是开发生物能源，解决能源危机问题的一个重要途径。

因此农村沼气建设对建设社会主义新农村、改善农村生产、优化农村能源结构、保护农业生态环境,提高农民生活质量具有重要意义。在建设沼气的过程中，必须从发酵原料、工艺条件等多方面进行评价，优化发酵工艺条件是实现沼气高效生产的关键。

目前大部分沼气发酵工艺，都是以秸秆为原料，另外沼气池中需另加畜禽粪便或氮肥等外加氮源，保持一定的C/N比。进而保证发酵的顺利进行。然而现有技术存在以下不利之处：秸秆含有大量的纤维素、半纤维素和木质素。并相互交织在一起。表面还包裹了一层蜡质，起支撑、保护及避免微生物侵袭的作用，会使秸秆的降解极其缓慢，导致利用秸秆生产沼气启动慢、预处理所需时间较长以及非常低的产气速率和原料利用率。此外农村畜畜养殖已经向规模化和集约化发展。畜禽粪便集中处理，使得户用沼气渐渐失去了原料保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质沼气的发酵方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种生物质沼气的发酵方法，包括以下步骤：

1)准备物料

将农作物秸秆分类收集，并在鲜品期间将秸秆切碎，然后干燥晒干；把晒干后的秸秆进一步进行粉碎，混合，再与玉米粉混合，搅拌均匀，备用；

2)秸秆预处理

将步骤1)所得搅拌均匀后的秸秆与水按重量比1:1混合，润湿15-24h后，翻动秸秆，使秸秆与水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65-70％；

3)堆沤降解

向紧堆成30cm厚的上述预处理后的秸秆中加入秸秆发酵剂后，再均匀的泼洒碳酸氢铵水溶液，得到初处理的秸秆；将初处理的秸秆铺3-4层，并用塑料薄膜覆盖；再将秸秆堆成垛，并在堆垛的四周及顶部每隔30-50cm处打孔，用薄膜或秸秆盖住堆垛，底部留缝隙，至堆垛内温度高于50℃，待产生白色菌丝后，即可作为发酵原料；

4)投料发酵

将作为接种物的粪坑底脚污泥或沼气池底脚污泥、步骤3)所得发酵原料以及碳酸氢铵水溶液混合均匀后的混合物投入一半至沼气池内，加入沼气发酵生物活性添加剂后，再投入另一半混合物，并及时加水，控制好发酵料液浓度，将沼气池盖密封，当温度为15-25℃时，开始堆沤发酵。

优选地，步骤1)中所述秸秆包含稻草或麦秆、干玉米杆；所述秸秆与玉米粉的质量百分比为：稻草或麦秸：20-40％；干玉米杆：30-70％；玉米粉：10-30％。

优选地，步骤3)中所述垛宽1.2-1.5m，高1.0-1.5m。

优选地，步骤4)中所述发酵料液体积占沼气池总容量积的80％-85％。

优选地，步骤4)中所述将活性添加剂包括如下质量百分比组成：糖化酶40-60％、淀粉酶20-45％、纤维素酶5-15％、蛋白酶3-10％。

优选地，步骤4)中所述加水的时间为在料温升高40-50℃后维持1-3天即可加水；所述堆沤发酵的时间为夏天2-5天，冬天5-7天。

优选地，步骤4)中所述发酵料液质量浓度为夏季6％，冬季8％-10％。

优选地，步骤4)中所述堆沤发酵启动初期，当沼气压表压力达2KPa时，排放1-2天废弃，放气试火，确保所产沼气可正常燃烧。本发明中发酵原料为单纯的农作物，与传统的发酵工艺不同，不需要加入氮源，对农作物秸秆进行了充分的利用。

本发明加入的生物活性添加剂与发酵原料相辅相成，具有协同促进发酵的作用，能在发酵过程中有效的促进聚合物的降解，减少了发酵启动的时间，且产气量较传统发酵工艺提高了15％以上。

本发明的有益效果如下：

1)本发明方法发酵原料为单纯的农作物，无需额外加入氮源，将多种农作物秸秆转化为生物质能，同时减少了秸秆焚烧对大气的污染，可在我国广大农村地区推广。

2)本发明加入的生物活性添加剂与发酵原料相辅相成，具有协同促进发酵的作用，对沼气的利用有效的提高了能源利用率。

3)沼气的利用改变了农户柴草乱堆、粪便随地流的脏乱差环境，改善了农村的生活环境，促进了农村精神文明建设。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1的工艺过程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种生物质沼气的发酵方法，包括如下步骤：

1)准备物料

将秸秆稻草和干玉米杆分类收集，并在鲜品期间将秸秆切碎，然后干燥晒干；把晒干后的秸秆进一步进行粉碎，并将稻草、干玉米杆以及玉米粉按照质量百分比20％：70％：10％的比例混合拌均匀，备用。

2)秸秆预处理

将步骤1)所得粉碎后的秸秆与水按重量比1:1混合，润湿15h后，翻动秸秆，使秸秆与水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65％；

3)堆沤降解

向紧堆成30cm厚的上述预处理后的秸秆中加入秸秆发酵剂后，再均匀的泼洒碳酸氢铵水溶液，得到初处理的秸秆；将初处理的秸秆铺3层，并用塑料薄膜覆盖；再将秸秆堆成宽1.2m，高1.0m的垛，并在堆垛的四周及顶部每隔30cm处打孔，用薄膜或秸秆盖住堆垛，底部留缝隙，至堆垛内温度高于50℃，待产生白色菌丝后，即可作为发酵原料；

4)投料发酵

将作为接种物的粪坑底脚污泥或沼气池底脚污泥、步骤3)所得发酵原料以及碳酸氢铵水溶液混合均匀后的混合物投入一半至沼气池内，加入含质量百分比为；40％糖化酶、45％淀粉酶、5％纤维素酶、10％蛋白酶的沼气发酵生物活性添加剂后，再投入另一半混合物，当料温升高40℃后及时加水，夏季将发酵料液浓度控制在6％，且发酵料液体积占沼气池总容量积的80％。

当发酵料液体积占沼气池总容量积的80％时，将沼气池盖密封，当温度为15℃时，堆沤发酵。堆沤发酵启动初期，当沼气压表压力达2KPa时，排放1-2天废气，放气试火，确保所产沼气可正常燃烧，夏天发酵2-5天。

实施例2

一种生物质沼气的发酵方法，包括如下步骤：

1)准备物料

将秸秆稻草和干玉米杆分类收集，并在鲜品期间将秸秆切碎，然后干燥晒干；把晒干后的秸秆进一步进行粉碎，并将稻草、干玉米杆以及玉米粉按照质量百分比40％：30％：30％的比例混合拌均匀，备用。

2)秸秆预处理

将步骤1)所得粉碎后的秸秆与水按重量比1:1混合，润湿24h后，翻动秸秆，使秸秆与水混合均匀，最终使秸秆含水率达到70％；

3)堆沤降解

向紧堆成30cm厚的上述预处理后的秸秆中加入秸秆发酵剂后，再均匀的泼洒碳酸氢铵水溶液，得到初处理的秸秆；将初处理的秸秆铺4层，并用塑料薄膜覆盖；再将秸秆堆成宽1.5m，高1.5m的垛，并在堆垛的四周及顶部每隔50cm处打孔，用薄膜或秸秆盖住堆垛，底部留缝隙，至堆垛内温度高于50℃，待产生白色菌丝后，即可作为发酵原料；

4)投料发酵

将作为接种物的粪坑底脚污泥或沼气池底脚污泥、步骤3)所得发酵原料以及碳酸氢铵水溶液混合均匀后的混合物投入一半至沼气池内，加入含质量百分比为：60％糖化酶、22％淀粉酶、15％纤维素酶、3％蛋白酶的沼气发酵生物活性添加剂后，再投入另一半混合物，当料温升高40℃后及时加水，冬季将发酵料液浓度控制在6-10％，且发酵料液体积占沼气池总容量积的80％。

当发酵料液体积占沼气池总容量积的85％时，将沼气池盖密封，当温度为15℃时，堆沤发酵。堆沤发酵启动初期，当沼气压表压力达2KPa时，排放1-2天废弃，放气试火，确保所产沼气可正常燃烧，冬季发酵5-7天。

实施例3

同实施例1，唯一区别在于，将步骤4)投料发酵中生物活性添加剂的组分质量百分比含量变为：55％糖化酶、20％淀粉酶、15％纤维素酶、10％蛋白酶。

对比实施例1

一种沼气的发酵方法，包括如下步骤：

1)准备物料

将秸秆稻草和干玉米杆分类收集，并在鲜品期间将秸秆切碎，然后干燥晒干；把晒干后的秸秆进一步进行粉碎，并将稻草、干玉米杆以及玉米粉按照质量百分比20％：70％：10％的比例混合拌均匀，备用。

2)秸秆预处理

将步骤1)所得粉碎后的秸秆与水按重量比1:1混合，润湿15h后，翻动秸秆，使秸秆与水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65％；

3)堆沤降解

向紧堆成30cm厚的上述预处理后的秸秆中加入秸秆发酵剂后，再均匀的泼洒碳酸氢铵水溶液，得到初处理的秸秆；将初处理的秸秆铺3层，并用塑料薄膜覆盖；再将秸秆堆成宽1.2m，高1.0m的垛，并在堆垛的四周及顶部每隔30cm处打孔，用薄膜或秸秆盖住堆垛，底部留缝隙，至堆垛内温度高于50℃，待产生白色菌丝后，即可作为发酵原料；

4)投料发酵

将作为接种物的粪坑底脚污泥或沼气池底脚污泥、步骤3)所得发酵原料以及碳酸氢铵水溶液混合均匀后的混合物投入一半至沼气池内，再投入另一半混合物，当料温升高40℃后及时加水，夏季将发酵料液浓度控制在6％，且发酵料液体积占沼气池总容量积的80％。

沼气产气量测定

当发酵料液体积占沼气池总容量积的80％时，将沼气池盖密封，当温度为15℃时，放气试火后开始堆沤发酵，夏天发酵2-5天。

当发酵原料为200吨/天，沼气池容量为1500m³时，分别在相同条件下用相同方法测定实施例1、2、3及对比实施例1中沼气的产量，实验编号分别为1、2、3、4，结果如表1。

表1本实施例及对比实施例中的沼气产气量

编号	沼气产量(m3/d))
		1	2000
2	2050
		3	2078
4	1250

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)准备物料

将秸秆分类收集、在鲜品期切碎、干燥、进一步粉碎混合后，再与玉米粉混合，搅拌均匀，备用；

2)秸秆预处理

将步骤1)所得搅拌均匀后的秸秆与水按重量比1:1混合，润湿15-24h后，翻动秸秆，使秸秆与水混合均匀，最终使秸秆含水率达到65-70％；

3)堆沤降解

向紧堆成30cm厚的上述预处理后的秸秆中加入秸秆发酵剂后，再均匀的泼洒碳酸氢铵水溶液，得到初处理的秸秆；将初处理的秸秆铺3-4层，并用塑料薄膜覆盖；再将秸秆堆成垛，并在堆垛的四周及顶部每隔30-50cm处打孔，用薄膜或秸秆盖住堆垛，底部留缝隙，至堆垛内温度高于50℃，待产生白色菌丝后，即可作为发酵原料；

4)投料发酵

将作为接种物的粪坑底脚污泥或沼气池底脚污泥、步骤3)所得发酵原料以及碳酸氢铵水溶液混合均匀后的混合物投入一半至沼气池内，加入沼气发酵生物活性添加剂后，再投入另一半混合物，并及时加水，控制好发酵料液浓度，将沼气池盖密封，当温度为15-25℃时，开始堆沤发酵。

2.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤1)中所述秸秆包含稻草或麦秆、干玉米杆；所述秸秆与玉米粉的质量百分比为：稻草或麦秸：20-40％；干玉米杆：30-70％；玉米粉：10-30％。

3.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤3)中所述垛宽1.2-1.5m，高1.0-1.5m。

4.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤4)中所述发酵料液体积占沼气池总容量积的80％-85％。

5.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤4)中所述将生物活性添加剂包括如下质量百分比组成：糖化酶40-60％、淀粉酶20-45％、纤维素酶5-15％、蛋白酶3-10％。

6.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤4)中所述加水的时间为在料温升高40-50℃后，维持1-3天即可加水；所述堆沤发酵的时间为夏天2-5天，冬天5-7天。

7.根据权力要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤4)中所述发酵料液质量浓度为夏季6％，冬季8％-10％。

8.根据权利要求1所述的一种生物质沼气的发酵方法，其特征在于，步骤4)中所述堆沤发酵启动初期，当沼气压表压力达2KPa时，排放1-2天废弃，放气试火，确保所产沼气可正常燃烧。