CN108570483A - 一种提高秸秆发酵制备沼气的方法 - Google Patents

一种提高秸秆发酵制备沼气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高秸秆发酵制备沼气的方法，其特征在于，将收割的新鲜秸秆粉碎后一部分进行膨化处理，另一部分加水增湿后密封保存；膨化处理后的秸秆加入有机废水进行预处理3～5天，密封保存的秸秆15天后用于动物饲料；预处理后的膨化秸秆与动物粪便混合，同时加入动物尿液进行厌氧发酵，沼渣用于制肥，沼气净化后用作燃料。该方法能够提高秸秆制备沼气的产气量和产气速率，实现秸秆的完全资源化利用，同时消耗有机废水，从根本上解决秸秆对环境的污染问题。该方法不添加对环境有害物质，对环境影响小。该发明方法简单，可操作性强，真正实现废物的资源化利用，实用价值高。

Description

一种提高秸秆发酵制备沼气的方法
技术领域
本发明涉及环境科学与工程中的环境生态能源技术领域，尤其涉及一种提高秸秆发酵制备沼气的方法。
背景技术
随着我国农业的发展，使得产生的秸秆废物量大，随意堆弃和燃烧污染空气和地下水，严重影响居民的身心健康。推行秸秆资源化利用，获得能源的同时，从根本上避免秸秆对环境的污染。
目前秸秆主要是以热能利用为主，运行成本高，资源化利用率低。而秸秆制备沼气的利用，同时产生饲料和有机肥附属产品，获得的经济价值高。目前秸秆产沼气产量和产气速率都比较低，因此开展提高沼气产气量和产气率的方法研究具有重要意义。秸秆制备沼气产气量和产气率能够有效的缓解能源危机，同时有效的避免秸秆对环境的污染。目前关于秸秆制备沼气的相关研究主要授权或公开的专利包括：一种利用玉米秸秆作牛饲料的方法(申请专利号：201410281995.3)、一种玉米秸秆青贮饲料的准备方法(申请专利号：201410763729.4)、一种玉米秸秆饲料的制备方法(申请专利号：201610304931.X)、利用玉米制浆废液废渣制肥的方法(申请专利号：201710177142.9)、一种畜禽粪污生物制肥的方法(申请专利号：201710045477.5)、一种利用秸秆直接制肥的方法及制备的秸秆有机肥(申请专利号：201610131358.7)、一种利用秸秆与尿液混合发酵的制肥装置(申请专利号：201710189693.7)、一种作物秸秆制肥法(申请专利号：201310423790.X)、农作物秸秆制肥发酵废气无污染处理装置(申请专利号：201621247154.1)、利用秸秆快速制肥系统(申请专利号：201420044634.2)、基于秸秆的生物质制肥集气系统(申请专利号：201420045438.7)、秸秆无害转化制肥装置(申请专利号：201520040808.2)、一种秸秆沼气发酵的原料预处理新方法(申请专利号：201210089174.0)、一种玉米秸秆干发酵产沼气的方法(申请专利号：201210379123.1)、浒苔与秸秆类生物质组合发酵制取沼气的方法(申请专利号：201210409256.9)、秸秆膨化机(02144553.2)和一种利用完熟期玉米秸秆高效厌氧发酵产沼气的装置(申请专利号：201320295812.4)等。以上这些专利方法具有一定的优点，对推动秸秆资源化利用水平的提高有一定的促进作用。但是因存在方法复杂、产生的产品单一、运行成本高、有二次污染、特别是资源化利用率低等一种或多种缺陷，推广应用困难。因此，开发一种方法简单，运行成本低、实现秸秆的完全资源化利用、无污染的处理方法，对推进固废资源化利用水平的提高、有效的缓解能源危机以及促进秸秆处理技术的进步都具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高秸秆发酵制备沼气的方法，实现秸秆的资源化利用，避免秸秆对环境的污染；该方法提高秸秆的沼气产气量和产气速率，有效的缓解能源危机；该方法简单，具有较高推广应用价值。
本发明采取的技术方案如下：
一种提高秸秆发酵制备沼气的方法，其特征在于，将收割的新鲜秸秆粉碎后一部分进行膨化处理，另一部分加水增湿后密封保存；膨化处理后的秸秆加入有机废水进行预处理3～5天，密封保存的秸秆15天后用于动物饲料；预处理后的膨化秸秆与动物粪便混合，同时加入动物尿液进行厌氧发酵，产生的沼渣用于制肥，沼气净化后用作燃料。
所述的用于膨化处理的秸秆粉碎前控制含水率不超过45％，粉碎后加入有机废水使秸秆含水率达到饱和；用于制备动物饲料的秸秆粉碎前含水量不小于55％，密封保存时加水增湿至含水量为80％以上；用于膨化的秸秆粉碎长度小于50mm，用于制备动物饲料的秸秆粉碎长度不超过80mm。
所述的膨化处理后，体积增大1.0～1.5倍；秸秆预处理时加入草木灰2.5～4.5％，混合均匀；预处理后的秸秆与动物粪便折算成干物质的混合比例为1:1.85～1:3.15。
所述的有机废水首次启动发酵系统时采用厨余废水或食品加工废水，厌氧发酵系统正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水或食品加工废水补充，秸秆发酵料、动物粪便和有机废水混合物的总固体含量为6.5～9.5％。
所述的厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量以干质量计，为沼渣干质量的31～42％。
所述的沼渣制备有机肥需发酵8～12天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为6.0～8.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；通风发酵后，进入厌氧高温发酵阶段，最高发酵温度不低于72℃。
所述的密封保存作为动物饲料时封存时间不超过285天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在15～27℃，开封后用于动物饲料时暴露于空气中不超过3天。
所述的发酵混合物中的沼渣每隔15～20天抽排一次，抽排量为沼渣总量的15～20％，同时补充同等量的发酵混合料，以干质量计。
有益效果：本发明能够有效的提高秸秆的利用率，减少秸秆对环境的污染；本发明能够实现秸秆的完全资源化利用，同时解决秸秆处理困难的难题；本发明方法简单，成本低，资源化水平高，可操作性强。
附图说明
图1是本发明的秸秆制备沼气的工艺流程图。
具体实施方式
本发明采用秸秆制备沼气发酵原料和动物饲料，秸秆过腹后粪便用于沼气发酵料，发酵的沼渣制备有机肥，沼液循环利用，实现秸秆的完全资源化利用；本发明提高秸秆的沼气产量和产气率，提高了秸秆能源利用率；本发明实现饲料化、厌氧处理制备沼气和有机肥等对秸秆的多级利用，提高秸秆的利用价值；本发明实现秸秆废物的完全资源化利用，有效的缓解能源危机，本发明方法运行成本低，推广应用价值较高。
以下结合实例对本发明进一步说明，具体实施步骤如下：
实例1：玉米秸秆
如图1所示，将收割的新鲜玉米秸秆粉碎后一部分进行膨化处理，另一部分加水增湿后密封保存；膨化处理后的秸秆加入有机废水进行预处理3天，密封保存的秸秆15天后用于动物饲料；预处理后的膨化秸秆与动物粪便混合，同时加入动物尿液进行厌氧发酵，产生的沼渣用于制肥，沼气净化后用作燃料。
用于膨化处理的秸秆粉碎前控制含水率不超过45％，粉碎后加入有机废水使秸秆含水率达到饱和；用于制备动物饲料的秸秆粉碎前含水量不小于55％，密封保存时加水增湿至含水量为80％以上；用于膨化的秸秆粉碎长度小于50mm，用于制备动物饲料的秸秆粉碎长度不超过80mm。
膨化处理后，体积增大1.0倍；秸秆预处理时加入草木灰2.5％，混合均匀；预处理后的秸秆与动物粪便折算成干物质的混合比例为1:1.85。
有机废水首次启动发酵系统时采用厨余废水或食品加工废水，厌氧发酵系统正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水或食品加工废水补充，秸秆发酵料、动物粪便和有机废水混合物的总固体含量为6.5％。
厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣的31％。
沼渣制备有机肥需发酵8天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为8.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；通风发酵后，进入厌氧高温发酵阶段，最高发酵温度不低于72℃。
密封保存作为动物饲料时封存时间不超过285天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在15～27℃，开封后用于动物饲料时不超过3天。
发酵混合物每隔15天抽排15％的沼渣一次，同时补充等量的发酵混合料。
实例2：稻草秸秆
如图1所示，膨化处理后的稻草秸秆加入有机废水进行预处理5天，密封保存的秸秆15天后用于动物饲料。
用于膨化处理的秸秆粉碎前控制含水率不超过45％，粉碎后加入有机废水使秸秆含水率达到饱和；用于制备动物饲料的秸秆粉碎前含水量不小于55％，密封保存时加水增湿至含水量为80％以上；用于膨化的秸秆粉碎长度小于50mm，用于制备动物饲料的秸秆粉碎长度不超过80mm。
膨化处理后，体积增大1.5倍；秸秆预处理时加入草木灰4.5％，混合均匀；预处理后的秸秆与动物粪便折算成干物质的混合比例为1:3.15。
有机废水首次启动发酵系统时采用厨余废水或食品加工废水，厌氧发酵系统正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水或食品加工废水补充，秸秆发酵料、动物粪便和有机废水混合物的总固体含量9.5％。
厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量为沼渣的42％。
沼渣制备有机肥需发酵12天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为6.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；通风发酵后，进入厌氧高温发酵阶段，最高发酵温度不低于72℃。
密封保存作为动物饲料时封存时间不超过285天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在15～27℃，开封后用于动物饲料时不超过3天。
发酵混合物每隔20天抽排20％的沼渣，同时补充等量的发酵混合料。
以上采用玉米秸秆或稻草秸秆制备沼气产气量大，甲烷含量高；制备的动物饲料口感好，牲畜爱吃，营养成分高；制备的有机肥肥效高，效果显著。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在不脱离本发明实质的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高秸秆发酵制备沼气的方法，其特征在于，将收割的新鲜秸秆粉碎后一部分进行膨化处理，另一部分加水增湿后密封保存；膨化处理后的秸秆加入有机废水进行预处理3～5天，密封保存的秸秆15天后用于动物饲料；预处理后的膨化秸秆与动物粪便混合，同时加入动物尿液进行厌氧发酵，产生的沼渣用于制肥，沼气净化后用作燃料。
2.如权利要求1所述的用于膨化处理的秸秆粉碎前控制含水率不超过45％，粉碎后加入有机废水使秸秆含水率达到饱和；用于制备动物饲料的秸秆粉碎前含水量不小于55％，密封保存时加水增湿至含水量为80％以上；用于膨化的秸秆粉碎长度小于50mm，用于制备动物饲料的秸秆粉碎长度不超过80mm。
3.如权利要求1和权利要求2所述的膨化处理后，体积增大1.0～1.5倍；秸秆预处理时加入草木灰2.5～4.5％，混合均匀；预处理后的秸秆与动物粪便折算成干物质的混合比例为1:1.85～1:3.15。
4.如权利要求1所述的有机废水首次启动发酵系统时采用厨余废水或食品加工废水，厌氧发酵系统正常运行时，有机废水采用沼液代替，沼液不足的部分由厨余废水或食品加工废水补充，秸秆发酵料、动物粪便和有机废水混合物的总固体含量为6.5～9.5％。
5.如权利要求1所述的厌氧发酵产生的沼渣制备有机肥时，添加粉碎干秸秆，干秸秆粉碎的长度小于5cm，添加量以干质量计，为沼渣的31～42％。
6.如权利要求1和权利要求5所述的沼渣制备有机肥需发酵8～12天，发酵的前6天，强制通风，每日通风量为6.0～8.0m3/吨，同时控制发酵温度为30～35℃；通风发酵后，进入厌氧高温发酵阶段，最高发酵温度不低于72℃。
7.如权利要求1所述的密封保存作为动物饲料时封存时间不超过285天，密封保存为完全厌氧状态，控制温度在15～27℃，开封后用于动物饲料时暴露于空气中不超过3天。
8.如权利要求1、权利要求4、权利要求5和权利要求6所述的发酵混合物中的沼渣每隔15～20天抽排一次，抽排量为总量的15～20％，同时补充同等量的发酵混合料，以干质量计。
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