CN106318982A - 一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法 - Google Patents

一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，有利于提高秸秆发酵的产气率，本发明采用以下技术方案，一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，小麦秸秆通过与氢氧化钠，氧化钙进行浸泡，破坏小麦秸秆结构后，加入粪便和厌氧活性污泥，进行发酵，能有效的提高秸秆厌氧发酵的水平。

Description

一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法
技术领域
本发明涉及一种产沼气的方法，特别涉及一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法。
背景技术
秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆也是一种粗饲料，特点是粗纤维含量高，并含有木质素等。木质素纤维素不能为猪、鸡所利用，人们常焚烧处理，照成环境污染，为了改变秸秆难处理的问题，将秸秆产沼气可以将秸秆变废为宝，但因为秸秆的表面的蜡质层，影响了秸秆的发酵效率，所以提高小麦秸秆发酵的产气率，是人们目前要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，有利于提高小麦秸秆发酵的产气率，本发明采用以下技术方案，一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，包括以下步骤：
(1)生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经剪切到0.1-0.5cm；
(2)生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料8-10小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料10-12小时；
(3)粪便处理：按照混合物和粪便按照干重比1︰0.5的比例，将粪便加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀；
(4)发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
优选的，所述的粪便是猪粪、羊粪或者是猪粪羊粪的混合物。
优选的，所述的猪粪羊粪的混合物中猪粪和羊粪的干重比为1︰0.5。
优选地，所述的混合物经秸秆剪切到0.3cm。
优选地，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆，按照一定的比例混合，因为三种秸秆的木质素含量不同，经真空冷冻干燥后，秸秆的纤维结构会发生一定的变化，跟容易断裂，在经剪切成0.3-0.5cm的小段，这样可以初步对秸秆中的木质素进行破坏，对于玉米秸秆因为木质素含量较低，产甲烷菌容易先对玉米秸秆进行利用，然后对小麦秸秆利用，能有效的提高菌生长期的时间，产气量增加；将秸秆和氢氧化钠混合浸泡后，再经过氧化钙混合浸泡，这样就能很好的破坏秸秆中的木质素，有利于后续厌氧菌对秸秆的使用；粪便与小麦秸秆的比例为1︰0.5，这样在发酵的过程中，不会因为粪便添加的过多照成发酵液的PH改变，影响厌氧菌的生长，也不会因为添加少照成发酵启动时，厌氧菌的生长；在反应器中加入厌氧活性污泥，能提高小麦秸秆的产气率，在前3天只进行早晚取气，使厌氧菌适应发酵的初期的环境，在取气后将搅拌器进行厌氧搅拌，防止了发酵不完全的情形。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，包括以下步骤：
生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经秸秆剪切到0.1-0.5cm；
生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料8小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料10小时；
粪便处理：按照混合物和猪粪按照干重比1︰0.5的比例加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀；
发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
实施例2
一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，包括以下步骤：
生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经秸秆剪切到0.1-0.5cm；
生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料10小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料12小时；
粪便处理：按照混合物和羊粪按照干重比1︰0.5的比例加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀；
发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
实施例3
一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，包括以下步骤：
生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经秸秆剪切到0.1-0.5cm；
生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料9小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料11小时；
粪便处理：按照混合物和猪粪按照干重比1︰0.5的比例加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀；
发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
实施例4
一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，包括以下步骤：
生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经秸秆剪切到0.1-0.5cm；
生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料9小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料11小时；
粪便处理：按照混合物和粪便按照干重比1︰0.5的比例加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀，粪便为猪粪羊粪的混合物，其中猪粪和羊粪的干重比为1︰0.5；
发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
发酵实验
实验组将按照本实施例1-4的方法对30g小麦秸秆发酵70天，设置空白对照组即不加小麦秸秆发酵70天，分别统计在20天、30天、50天、70天的沼气累计产气量，TS产气率统计结果如下表1：
表1
从表1可以看出，采用本发明方法产气率具有很大的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)生物质备料：取小麦秸秆，玉米秸秆，高粱秆按照2︰1︰0.5的比例混合，得混合物，然后经真空冷冻干燥机中冷冻干燥48小时至完全干燥，将干燥后的混合物经剪切到0.1-0.5cm；
(2)生物质预处理：将剪切后的混合物按照混合物、氢氧化钠和水按照干重比1︰0.04︰1的比例混合均匀，在25℃下浸泡物料8-10小时后，然后将混合物过滤控干后，将混合物、氧化钙和水按照干重比1︰0.01︰2.5的比例混合均匀放入反应器中，在25℃下浸泡物料10-12小时；
(3)粪便处理：按照混合物和粪便按照干重比1︰0.5的比例，将粪便加入到步骤(2)的反应器中，混合均匀；
(4)发酵：向反应器中加入驯化好的厌氧活性污泥，调节反应器内溶液的PH6.8-7.3，密封反应器，在30℃的恒温条件下，厌氧发酵40-70天，在发酵过程中，前3天早晚各取一次沼气，取沼气之后，将反应器在厌氧的环境下进行搅拌，第4天开始连续取气。
2.根据权利要求1所述的一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，其特征在于，所述的粪便是猪粪、羊粪或者是猪粪羊粪的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，其特征在于，所述的猪粪羊粪的混合物中猪粪和羊粪的干重比为1︰0.5。
4.根据权利要求1所述的一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，其特征在于，所述混合物经秸秆剪切到0.3cm。
5.根据权利要求1所述的一种碱化处理生物质秸秆产沼气的方法，其特征在于，所述的厌氧活性污泥与秸秆的重量比为3︰1，所述的厌氧活性污泥的含水率为80-85％。
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