CN111363764A - 一种高寒地区沼气的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：S1将原料放入初级发酵装置内进行好氧发酵3‑5d，制得发酵初料；S2将所述发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量5‑10%的厌氧发酵液后，在阳光房中厌氧发酵18‑22d；S3向盐酸溶液中加入圆褐固氮菌，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中，制得初净化沼气；S4将所述初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位于“U”管左侧，氧化过滤剂位于“U”型管右侧，最终制得净化沼气。在本发明提供的制备方法中，充分利用了好氧和厌氧相结合的原理，促进原料发酵快速进行，解决了寒地冬季无法生产沼气的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及沼气发酵技术领域，尤其涉及一种高寒地区沼气的制备方法。
背景技术
据估算，全国每年产生牛粪污38亿吨，综合利用率不到60%；每年生猪病死淘汰量约60,000,000头，集中的专业化无害化处理比例不高；每年产生的秸秆近9亿吨，未利用的约2亿吨；每年使用农膜200多万吨，当季回收率不足2/3。这些未实现资源化利用无害化处理的农业废弃物量大、面广、乱堆、乱放、随意焚烧，给城乡生态环境造成了严重影响。
在畜禽养殖中，产生最大的污染物就是畜禽的排泄物，它是养殖对环境污染的主要污染源。我国仅养猪业，日排粪量为291万吨，年排粪量为10.62亿吨。由于缺乏相应的处理技术和设施，大量猪粪直接排放河道，至多也只是简易堆放在田头。畜禽粪便处置不当或未经处置，对环境的污染已经成为十分突出的问题。在一些地区，畜禽粪便已对水源，空气和区域环境造成了严重污染，个别地区还造成人畜共患疾病的发生。据统计，90%以上的畜禽排泄物在未经有效处理的情况下，便直接进入农田或随意堆放，给病虫害的繁衍、传播提供了温床，也给部分地区环境承载带来了压力。畜禽粪便不但造成了营养资源的浪费，同时还造成了环境氮磷污染。尤其在高寒地区，由于温度较低，很难生产出沼气，发酵技术更加不成熟。
因此，如何提供一种可以实现在高寒地区可以进行充分发酵得到沼气的的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高寒地区沼气的制备方法，沼气发生器设置于阳光房内，阳光房对沼气发生器起到保温提温的作用，另外，充分利用了好氧和厌氧相结合的原理，先把原料进行好氧发酵，利用其热量提高原料的温度，然后装入罐体内，再加入厌氧发酵液，促进原料发酵快速进行，解决了寒地冬季无法生产沼气的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料放入初级发酵装置内进行好氧发酵3-5d，制得发酵初料；
S2 将所述发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量5-10%的厌氧发酵液后，在阳光房中厌氧发酵18-22d；
S3向盐酸溶液中加入圆褐固氮菌，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中，制得初净化沼气；
S4将所述初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位于“U”管左侧，氧化过滤剂位于“U”型管右侧，最终制得净化沼气。
本发明通过有氧和无氧发酵相结合，可对有机成分中纤维素、蛋白质及糖类进行降解，形成小分子肽、氨基酸及单糖等成分，经初步发酵后投入沼气池中经阳光房与厌氧发酵液协同作用，沼气产气速度快、产气量高、制气时间短。将沼气通入盐酸溶液，沼气中的氨气成分可与盐酸反应，降低沼气中氨气 含量，而成分中含有的甲醇等水溶性有机物，可被盐酸溶液中水分冷却、吸收；然后，将沼气 通入硫酸铜溶液，沼气中含有的硫化氢可与硫酸铜反应产生硫化铜沉淀，起到除去硫化氢 作用。氧化净化方法，将初净化的沼气通入U型管，经过U管左侧干燥过滤剂时可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，而通过U型管右侧氧化过滤剂时在加热条件下，沼气中含有的一 氧化碳与氧化铝、氧化亚铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使 用的安全性。
优选地，S1步骤中所述原料为人畜粪便、秸杆、田园茎叶垃圾中的任意一种。
优选地，S1步骤中所述原料的湿度为40-60%。
优选地，所述阳光房的温度为28-35℃。
优选地，S2步骤中所述厌氧发酵液为拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液的混合物。
优选地，所述拟杆菌、所述螺旋体菌、所述热袍菌、所述变形菌、所述互养菌、所述纤维杆菌、所述食氢产甲烷、所述食乙酸产甲烷菌培养液的混合质量比为1-3:2-5:4-9:0.5-1:3-4:1-4:5-7:3-5。
优选地，所述拟杆菌、所述螺旋体菌、所述热袍菌、所述变形菌、所述互养菌、所述纤维杆菌、所述食氢产甲烷、所述食乙酸产甲烷菌培养液的混合质量比为1:3:7:0.5:3:2:6:4。
优选地，所述培养液中细胞含量不低于108个/ml。
在沼气发酵过程中，有发酵细菌，产氢、产乙酸菌、耗氧乙酸菌，食氢产甲烷菌，食乙酸产甲烷菌等五大类生物参加沼气发酵，在各类生物的作用下，沼气发酵有以下三个阶段：⑴液化阶段：发酵细菌利用它所分泌的胞外霉，对有机物进行分解，把大小分子有机物分解成可溶于水的单糖氨基酸、甘油脂肪酸等小分子化合物；⑵产酸阶段：沼气发酵由三种菌群联合作用，先由发酵菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为甲酸、乙酸、丙酸氢和二氧化碳，再由产氢产乙酸把生产的丙酸、丁酸转化为乙酸、氢和二氧化碳，还有耗氧产乙酸菌群等，将多种有机物转化为乙酸㈠、㈡两个阶段是一个连续过程，统称不产甲烷阶段；⑶产甲烷阶段：食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌（有70多种）利用甲酸、乙酸氢、二氧化碳小分子化合物等生成甲烷；本发明采用厌氧发酵液，此发酵液在低温的情况下，也能达到发酵分解的作用，促使各种菌种激活、分解衍生，达到生产甲烷的目的。这是寒地沼气成功的法定，通过诸多种生产工艺，多种菌种合成，工艺独特。
优选地，S3步骤中所述盐酸溶液的质量分数为45-60%，所述圆褐固氮菌的添加质量比为2-4%。
优选地，S3步骤中所述沼气通入盐酸溶液中的流量为0.2-0.4L/s，所述沼气通入硫酸铜溶液中的流量为0.3-0.5L/ s。
优选地，S3步骤中所述沼气通入的流量为0.1-0.2L/s，所述氧化过滤剂的加热温度为 47-52℃。
优选地，所述的氧化过滤剂的配制方法为：按照质量计份称取氧化铝23-26份、氧化亚铁12-15份、炭黑粉6-8份、无水硫酸铜3-5份，将各原料均匀混合后在0.3-0.4MPa压强下压制成直径为0.3-0.4cm的颗粒，制得氧化过滤剂
优选地，所述原料在沼气制备完成后剩余的沼渣，制成有机肥施用于土壤。
本发明制备工艺充分将原料进行利用，不仅可以制备出沼气，同时剩余沼渣可以制备成特效的有机肥，施用于土壤，帮助土壤恢复肥力，解决的高寒地区人畜粪便、秸杆、田园静夜垃圾等垃圾的处理技术问题，保护环境，节省资源。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下:：
本发明提供了一种高寒地区沼气的制备方法，沼气发生器设置于阳光房内，阳光房对沼气发生器起到保温提温的作用，另外，充分利用了好氧和厌氧相结合的原理，先把原料进行好氧发酵，利用其热量提高原料的温度，然后装入罐体内，再加入厌氧发酵液，促进原料发酵快速进行，解决了寒地冬季无法生产沼气的技术问题。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料人畜粪便放入初级发酵装置内进行好氧发酵3d，制得发酵初料；原料的湿度为40%；
S2 将发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量5%的厌氧发酵液后，在28-35℃的阳光房中厌氧发酵18d；厌氧发酵液由拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液按质量比为1:2:4:0.5:3:1:5:3混合而成；
S3向45%盐酸溶液中加入其质量2%的圆褐固氮菌，可对盐酸溶液吸收的氨气成分进行生物固氮，防止分解后再次造成污染，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，盐酸溶液可对沼气中氨气、甲醇等成分进行吸收，降低沼气中氨气和甲醇的含量，通入流量为 0.2L/s，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中流量为0.3L/s，硫酸铜可与沼气中硫化氢反应，生成硫化铜沉淀，去除沼气中硫化氢成分，制得初净化沼气；
S4将初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位 于“U”管左侧，沼气通入流量为0.1L/s，可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，其中氧化过滤剂位于“U”型管右侧，加热温度为47℃，沼气中含有的一氧化碳与氧化铝、氧化亚 铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使用的安全性，经过滤后制得净化沼气。
实施例2
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料秸杆粉末放入初级发酵装置内进行好氧发酵5d，制得发酵初料；原料的湿度为60%；
S2 将发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量10%的厌氧发酵液后，在28-35℃的阳光房中厌氧发酵22d；厌氧发酵液由拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液按质量比为3:5:9:1:4:4:7:5混合而成；
S3向60%盐酸溶液中加入其质量4%的圆褐固氮菌，可对盐酸溶液吸收的氨气成分进行生物固氮，防止分解后再次造成污染，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，盐酸溶液可对沼气中氨气、甲醇等成分进行吸收，降低沼气中氨气和甲醇的含量，通入流量为0.4L/s，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中流量为0.5L/s，硫酸铜可与沼气中硫化氢反应，生成硫化铜沉淀，去除沼气中硫化氢成分，制得初净化沼气；
S4将初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位 于“U”管左侧，沼气通入流量为0.2L/s，可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，其中氧化过滤剂位于“U”型管右侧，加热温度为52℃，沼气中含有的一氧化碳与氧化铝、氧化亚 铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使用的安全性，经过滤后制得净化沼气。
实施例3
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料秸杆粉末放入初级发酵装置内进行好氧发酵4d，制得发酵初料；原料的湿度为50%；
S2 将发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量8%的厌氧发酵液后，在28-35℃的阳光房中厌氧发酵20d；厌氧发酵液由拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液按质量比为1:3:7:0.5:3:2:6:4混合而成；
S3向50%盐酸溶液中加入其质量4%的圆褐固氮菌，可对盐酸溶液吸收的氨气成分进行生物固氮，防止分解后再次造成污染，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，盐酸溶液可对沼气中氨气、甲醇等成分进行吸收，降低沼气中氨气和甲醇的含量，通入流量为0.4L/s，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中流量为0.5L/s，硫酸铜可与沼气中硫化氢反应，生成硫化铜沉淀，去除沼气中硫化氢成分，制得初净化沼气；
S4将初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位 于“U”管左侧，沼气通入流量为0.2L/s，可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，其中氧化过滤剂位于“U”型管右侧，加热温度为52℃，沼气中含有的一氧化碳与氧化铝、氧化亚 铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使用的安全性，经过滤后制得净化沼气。
实施例4
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料田园茎叶垃圾放入初级发酵装置内进行好氧发酵4d，制得发酵初料；原料的湿度为50%；
S2 将发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量8%的厌氧发酵液后，在28-35℃的阳光房中厌氧发酵20d；厌氧发酵液由拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液按质量比为2:3:4:0.8:3:2:5:4混合而成；
S3向50%盐酸溶液中加入其质量3%的圆褐固氮菌，可对盐酸溶液吸收的氨气成分进行生物固氮，防止分解后再次造成污染，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，盐酸溶液可对沼气中氨气、甲醇等成分进行吸收，降低沼气中氨气和甲醇的含量，通入流量为0.4L/s，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中流量为0.5L/s，硫酸铜可与沼气中硫化氢反应，生成硫化铜沉淀，去除沼气中硫化氢成分，制得初净化沼气；
S4将初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位 于“U”管左侧，沼气通入流量为0.2L/s，可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，其中氧化过滤剂位于“U”型管右侧，加热温度为52℃，沼气中含有的一氧化碳与氧化铝、氧化亚 铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使用的安全性，经过滤后制得净化沼气。
实施例5
一种高寒地区沼气的制备方法，包括以下步骤：
S1将原料秸杆粉末放入初级发酵装置内进行好氧发酵4d，制得发酵初料；原料的湿度为50%；
S2 将发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量5%的厌氧发酵液后，在28-35℃的阳光房中厌氧发酵22d；厌氧发酵液由拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液按质量比为1:3:7:0.5:3:2:6:4混合而成；
S3向50%盐酸溶液中加入其质量4%的圆褐固氮菌，可对盐酸溶液吸收的氨气成分进行生物固氮，防止分解后再次造成污染，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，盐酸溶液可对沼气中氨气、甲醇等成分进行吸收，降低沼气中氨气和甲醇的含量，通入流量为0.4L/s，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中流量为0.5L/s，硫酸铜可与沼气中硫化氢反应，生成硫化铜沉淀，去除沼气中硫化氢成分，制得初净化沼气；
S4将初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位 于“U”管左侧，沼气通入流量为0.2L/s，可将沼气中的水分、颗粒物等杂质吸收，其中氧化过滤剂位于“U”型管右侧，加热温度为52℃，沼气中含有的一氧化碳与氧化铝、氧化亚 铁发生氧化还原反应，从而达到除去沼气中一氧化碳，提高沼气使用的安全性，经过滤后制得净化沼气。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将原料放入初级发酵装置内进行好氧发酵3-5d，制得发酵初料；
S2 将所述发酵初料输送到沼气发生器中，添加其质量5-10%的厌氧发酵液后，在阳光房中厌氧发酵18-22d；
S3向盐酸溶液中加入圆褐固氮菌，搅拌混合后将沼气管道通入盐酸溶液中，然后再将沼气通入硫酸铜溶液中，制得初净化沼气；
S4将所述初净化沼气通入“U”过滤管，进行干燥和氧化过滤，其中干燥过滤剂位于“U”管左侧，氧化过滤剂位于“U”型管右侧，最终制得净化沼气。
2.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述原料为高寒地区的人畜粪便、秸杆、田园茎叶垃圾的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S1步骤中所述原料的湿度为40-60%。
4.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S2步骤中所述厌氧发酵液为拟杆菌、螺旋体菌、热袍菌、变形菌、互养菌、纤维杆菌、食氢产甲烷、食乙酸产甲烷菌培养液的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，所述拟杆菌、所述螺旋体菌、所述热袍菌、所述变形菌、所述互养菌、所述纤维杆菌、所述食氢产甲烷、所述食乙酸产甲烷菌培养液的混合质量比为1-3:2-5:4-9:0.5-1:3-4:1-4:5-7:3-5。
6.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S3步骤中所述盐酸溶液的质量分数为45-60%，所述圆褐固氮菌的添加质量比为2-4%。
7.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S3步骤中所述沼气通入盐酸溶液中的流量为0.2-0.4L/s，所述沼气通入硫酸铜溶液中的流量为0.3-0.5L/s。
8.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，S3步骤中所述沼气通入的流量为0.1-0.2L/s，所述氧化过滤剂的加热温度为 47-52℃。
9.根据权利要求8所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，所述的氧化过滤剂的配制方法为：按照质量计份称取氧化铝23-26份、氧化亚铁12-15份、炭黑粉6-8份、无水硫酸铜3-5份，将各原料均匀混合后在0.3-0.4MPa压强下压制成直径为0.3-0.4cm的颗粒，制得氧化过滤剂。
10.根据权利要求1所述的一种高寒地区沼气的制备方法，其特征在于，所述原料在沼气制备完成后剩余的沼渣，制成有机肥施用于土壤。
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| CN107475303A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-12-15 | 金寨县峰远黑猪养殖专业合作社 | 一种安全环保沼气的制备方法 |
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