CN107058399A - 一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源技术领域，提供了一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，包括：发酵原料处理；将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/20‑1/15的甲烷菌，发酵温度控制为45‑56℃，发酵24‑48h；发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为0.5‑8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2‑3次。本发明提供一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，利用农贸市场废弃蔬菜生产沼气，实现了废物再利用，节约了资源，同时采用本发明的生产工艺，解决了沼气发酵原料降解慢、产气低、发酵周期长的问题。

Description

一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体地，一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法。
背景技术
目前沼气生产主要利用农作物废弃蔬菜发酵生产，沼气的生产开发作为一种丰富的能源已广泛应用到人民生活和工农业生产中。
随着沼气的不断开发利用，对沼气生产技术的要求也越来越高。现有的沼气发酵方法主要是将农作物的废弃蔬菜等原料经铡切机切成碎段，一次性投料到沼气发酵池或发酵罐，加入甲烷菌料，靠自然环境温度发酵产生甲烷气体，发酵产气后再大换料的间歇式发酵生产沼气方法，由于所投入到发酵罐的废弃蔬菜原料主要是秸段，加之甲烷菌的比例相对较少，造成降解速度慢，发酵周期长，再是主要靠外界自然环境温度来发酵，发酵温度时常在35℃以下，遇有阴雨天和秋、冬季温度就更低，不适于甲烷菌的繁殖生长，就使得所产沼气慢、产气量低，也给使用带来不便。
农贸市场每天有大量的废弃蔬菜得不到很好的处理，就会滋生细菌，产生有害气体，污染地下水和地表水，给生活环境带来了极大的影响，危害人们的健康，影响城市面貌。但废弃蔬菜属于植物，植物含有有机成分，将其丢弃实属可惜。利用废弃蔬菜生产沼气，一方面实现了废物再利用，一方面减少了环境污染的压力。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，利用农贸市场废弃蔬菜生产沼气，实现了废物再利用，节约了资源，同时采用本发明的生产工艺，解决了沼气发酵原料降解慢、产气低、发酵周期长的问题。
根据本发明提供的一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率20-30%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/20-1/15的甲烷菌，发酵温度控制为45-56℃，发酵24-48h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为0.5-8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2-3次。
优选地，所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
优选地，所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15-20℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
优选地，所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
优选地，所述沼液、沼渣的体积比为1：2-4。
优选地，所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
优选地，所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
优选地，所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明在以废弃蔬菜为原料的沼气发酵过程中，沼气发酵罐内料液发酵温度控制在45-56℃是适宜甲烷细菌及其伴生菌最适宜生长和活力最旺、繁殖能力最强，所发酵产生沼气最多的工艺条件。本发明采用循环发酵方式，是因为在废弃蔬菜发酵降解过程中含有的有机物非常多，有机物浓度过高，能造成产酸菌繁殖旺盛，使得发酵液料中有机酸积累而酸化，就会严重影响甲烷菌的活动，打破产酸与产甲烷的速度平衡，甚至使发酵中断，往发酵罐按一定配比回流含有大量甲烷菌的渣料，大大增加了甲烷菌的数量消耗掉有机酸避免了有机酸积累出现酸化，也给甲烷菌团创造了很好的生存发展环境，从而大量地繁殖快速生长，也使原料废弃蔬菜得到完全降解，使得产酸与产甲烷的速度平衡，能连续性更多更快地产出沼气；
（2）本发明提供一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，利用农贸市场废弃蔬菜生产沼气，实现了废物再利用，节约了资源，同时采用本发明的生产工艺，解决了沼气发酵原料降解慢、产气低、发酵周期长的问题；
（3）本发明能利用农作物废弃蔬菜诸如：废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜等为原料生产沼气，原料资源丰富，也解决了“农贸市场废弃蔬菜大量积存、污染环境”的问题；
（4）本发明甲烷菌富集培养的方法具有如下优点：接种产甲烷活性污泥取材方便与温度范围广。只要具有一定产甲烷能力的污泥可用于本发明耐低温产甲烷菌群的富集培养及低温应用；操作开放，条件易控。菌剂为菌群方式，操作无需无菌环境，较为开放；步骤少，时间短。产甲烷菌群获得方法仅2-3个步骤，所需时间短，仅需10-20天；产气效率高，使用方面。通过添加成分简单、成本低廉的沼气发酵促进剂可解除低温抑制，实现高效产沼气的目的；低温应用温度范围广；
（5）获得的产甲烷菌群可耐10-15℃低温环境，具有富集时间短、性能稳定、运行效果好、工艺操作简便、菌群来源容易等优势，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明提供一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，利用农贸市场废弃蔬菜生产沼气，实现了废物再利用，节约了资源，同时采用本发明的生产工艺，解决了沼气发酵原料降解慢、产气低、发酵周期长的问题。
根据本发明提供的一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率20-30%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/20-1/15的甲烷菌，发酵温度控制为45-56℃，发酵24-48h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为0.5-8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2-3次。
优选地，所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
优选地，所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15-20℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
优选地，所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
优选地，所述沼液、沼渣的体积比为1：2-4。
优选地，所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
优选地，所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
优选地，所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明在以废弃蔬菜为原料的沼气发酵过程中，沼气发酵罐内料液发酵温度控制在45-56℃是适宜甲烷细菌及其伴生菌最适宜生长和活力最旺、繁殖能力最强，所发酵产生沼气最多的工艺条件。本发明采用循环发酵方式，是因为在废弃蔬菜发酵降解过程中含有的有机物非常多，有机物浓度过高，能造成产酸菌繁殖旺盛，使得发酵液料中有机酸积累而酸化，就会严重影响甲烷菌的活动，打破产酸与产甲烷的速度平衡，甚至使发酵中断，往发酵罐按一定配比回流含有大量甲烷菌的渣料，大大增加了甲烷菌的数量消耗掉有机酸避免了有机酸积累出现酸化，也给甲烷菌团创造了很好的生存发展环境，从而大量地繁殖快速生长，也使原料废弃蔬菜得到完全降解，使得产酸与产甲烷的速度平衡，能连续性更多更快地产出沼气；
（2）本发明提供一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，利用农贸市场废弃蔬菜生产沼气，实现了废物再利用，节约了资源，同时采用本发明的生产工艺，解决了沼气发酵原料降解慢、产气低、发酵周期长的问题；
（3）本发明能利用农作物废弃蔬菜诸如：废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜等为原料生产沼气，原料资源丰富，也解决了“农贸市场废弃蔬菜大量积存、污染环境”的问题；
（4）本发明甲烷菌富集培养的方法具有如下优点：接种产甲烷活性污泥取材方便与温度范围广。只要具有一定产甲烷能力的污泥可用于本发明耐低温产甲烷菌群的富集培养及低温应用；操作开放，条件易控。菌剂为菌群方式，操作无需无菌环境，较为开放；步骤少，时间短。产甲烷菌群获得方法仅2-3个步骤，所需时间短，仅需10-20天；产气效率高，使用方面。通过添加成分简单、成本低廉的沼气发酵促进剂可解除低温抑制，实现高效产沼气的目的；低温应用温度范围广；
（5）获得的产甲烷菌群可耐10-15℃低温环境，具有富集时间短、性能稳定、运行效果好、工艺操作简便、菌群来源容易等优势，便于推广应用。
实施例1
本实施例提供的一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率30%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/15的甲烷菌，发酵温度控制为45℃，发酵48h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2次。
所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15-20℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
所述沼液、沼渣的体积比为1：4。
所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
实施例2
本实施例提供的一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率20%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/20的甲烷菌，发酵温度控制为56℃，发酵24h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为0.5∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复3次。
所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
所述沼液、沼渣的体积比为1：3。
所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
实施例3
本实施例提供的一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率25%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/18的甲烷菌，发酵温度控制为50℃，发酵38h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为3.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2次。
所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15-20℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
所述沼液、沼渣的体积比为1：3。
所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于，所述利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法包括如下步骤：
步骤（1）：发酵原料处理
将废弃蔬菜去除腐烂部分，切段后放入打浆机制成浆液，得到固体颗粒粒径≤1mm、含水率20-30%的蔬菜浆液；
步骤（2）：将占发酵罐容积三分之二的蔬菜浆液投入到发酵罐中，加入质量为蔬菜浆液1/20-1/15的甲烷菌，发酵温度控制为45-56℃，发酵24-48h；
步骤（3）：发酵完成后，将沼气发酵罐底部出料管排出的含甲烷菌渣料，按含甲烷菌渣料与新投入蔬菜浆液的体积比为0.5-8.0∶1.0的比例混合后输入到沼气发酵罐，混合料占到发酵罐容积三分之二，使沼气进行连续发酵，按上述过程重复2-3次。
2.根据权利要求1所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述废弃蔬菜为废弃白菜、芹菜、萝卜、娃娃菜、青花菜其中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述甲烷菌的提取方法如下：
步骤（1）：取活性污泥并打碎，将其接入富集培养基中，在富集培养温度为15-20℃的条件下，进行富集培养；
步骤（2）：当检测富集培养体系有气泡产生时，逐渐降低温度，直至检测不到气泡时停止降温，完成耐低温产甲烷菌的富集培养。
4.根据权利要求3所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述的性污泥为污水处理厂活性污泥或畜禽粪便或沼气发酵池沼液沼渣混合物。
5.根据权利要求4所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述沼液、沼渣的体积比为1：2-4。
6.根据权利要求3所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述的富集培养基的组分每1L含有0.6g的磷酸二氢铵、1g的氯化铵、0.4g的氯化镁、2.2g的酵母粉、3g的蛋白胨、8.4g的乙酸钠、3mL的丙醇、0.5g的半胱氨酸、1ml的维生素液和2ml的微量元素液；pH值为6.8-7.1。
7.根据权利要求6所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述维生素液每1L由51.0mg的硫辛酸、22.0mg的生物素、0.36g的烟酸、5.0mg的盐酸硫胺素、50.0mg的泛酸钙、1.0mg的维生素B6和100.0mg的盐酸吡哆醇组成。
8.根据权利要求1所述的利用农贸市场废弃蔬菜混合发酵生产沼气的方法，其特征在于：所述降低温度具体是指：每天降温1.3℃，并且采用逐渐降温的方法，在培养温度下降0.2℃并恒温30min，如此循环重复，直至检测不到气泡时停止降温。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109174909A (zh) * 2018-09-05 2019-01-11 北京金甲壳虫环境科技股份有限公司 一种农贸市场尾菜新型资源化利用工艺
CN116090358A (zh) * 2023-04-10 2023-05-09 成都千嘉科技股份有限公司 一种半连续沼气场站产储供联动调优的方法

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