CN114045202A - 一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及秸秆处理领域，公开了一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置及方法，所述预处理装置包括预处理容器，所述预处理容器顶部设置进料口，所述预处理容器上方设置喷淋装置，所述喷淋装置与液体调节池的出液口连接，所述液体调节池顶部设置进液口。本发明解决了现有技术中秸秆沼气化转化效率低的问题，且结构简单，便于操作。

Description

一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置及方法
技术领域
本发明涉及秸秆处理领域，更具体地涉及一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置及方法。
背景技术
以农作物秸秆为原料厌氧发酵产沼气，由于秸秆类原料特殊性，秸秆预处理过程中出现一系列问题，如秸秆类原料中的纤维素由木质素、半纤维素包裹缠绕，阻碍了纤维素酶对其的接触，因此，需要对农作物秸秆类原料进行预处理，以提高纤维素酶对底物的接触面积，提高纤维素转化率，进一步提高秸秆转化利用效率。
发明内容
为解决现有技术中秸秆沼气化转化效率低的问题，本发明提供一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置及方法。
本发明采用的具体方案为：一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，所述预处理装置包括预处理容器，所述预处理容器顶部设置进料口，所述预处理容器上方设置喷淋装置，所述喷淋装置与液体调节池的出液口连接，所述液体调节池顶部设置进液口。
所述液体调节池与喷淋装置通过液泵连接。
所述喷淋装置顶部与伸缩杆连接，所述伸缩杆与升降驱动装置连接，所述升降驱动装置控制该伸缩杆上下伸缩。
所述喷淋装置为喷淋杆，所述喷淋杆上设置喷淋孔。
所述喷淋杆下方设置压板。
所述压板为半圆形压板。
所述压板的个数为两个。
所述伸缩杆下方设置旋转轴，所述旋转轴一端与喷淋装置连接，所述旋转轴与旋转驱动机构连接。
所述液体调节池内设置搅拌装置。
另一方面，本发明提供一种秸秆沼气高效预处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将计算好的蒸馏水及菌液加入液体调节池内；
(2)将秸秆样品加入预处理容器内，将液体调节池内的液体通过喷淋装置喷淋至所述秸秆样品上，压实秸秆；
(3)重复步骤(2)，至所述预处理容器填满，完成秸秆预处理。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1.本发明通过在预处理容器内设置喷淋装置，将液体调节池内配制好的发酵液输送至喷淋装置内，经过喷淋装置后，喷洒至所述秸秆上，大批量进行秸秆处理，解决了我国东北地区农民秋收后秸秆不能焚烧、大量堆放田地里的难题；另一方面，本发明采用优化的厌氧发酵技术对秸秆发酵产沼气，最大程度的发挥了秸秆这种木质纤维素原料的生物能转化，产生绿色清洁能源沼气的同时减少了秸秆对环境的污染，随着秸秆沼气化技术的成熟，秸秆处理成本越来越低，沼气成本也随之降低，解决了化石能源短缺、新能源成本高的问题。
2.本发明通过在喷淋杆下方设置压板，通过压板下压后使得秸秆更加紧密，节约了空间，使的大批量一次性的对秸秆进行预处理成为可能。
3.本发明所述的秸秆沼气高效预处理方法，操作简单，秸秆的预处理的效果好。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明喷淋装置侧视图；
图3为本发明压板与喷淋杆俯视图；
图4为不同体积的乳酸菌菌剂对秸秆甲烷产量的影响示意图；
图5为不同体积的乳酸菌菌剂对秸秆甲烷累积产气量影响示意图。
其中，附图标记分别为：
1、预处理容器；2、进料口；3、喷淋装置；4、液泵；5、液体调节池；6、进液口；7、出液口；8、升降驱动装置；9、连接板；10、伸缩杆；11、压板。
具体实施方式
在下文将结合附图对本发明做进一步详细地说明，显然此处应该理解的是，所描述的实施方案不是全部的实施方案，仅用于解释说明本发明，而不限制本发明。
本发明提供一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，所述预处理装置包括预处理容器1，所述预处理容器1顶部设置进料口2，所述预处理容器1上方设置喷淋装置3，所述喷淋装置3与液体调节池5的出液口7连接，所述液体调节池6顶部设置进液口6。所述液体调节池为盛装液体的容器，具有耐腐蚀的性能。所述液体调节池5与喷淋装置3通过液泵4连接。所述喷淋装置3为喷淋杆，所述喷淋杆上设置喷淋孔，所述液泵4将液体调节池内的液体泵入喷淋杆内，由喷淋杆向预处理容器喷出。
所述喷淋装置3顶部与伸缩杆10连接，所述伸缩杆10与升降驱动装置8连接，所述升降驱动装置8控制该伸缩杆10上下运动。所述升降驱动装置8为升降电机或气泵。所述升降驱动装置带动伸缩杆伸缩，继而带动喷淋装置上下运动。喷淋装置的伸缩杆一端伸入预处理容器内，另一端与升降电机连接。
所述伸缩杆10下方设置旋转轴，所述旋转轴一端与喷淋装置连接，所述旋转轴与旋转驱动机构连接。所述旋转轴与伸缩杆之间通过轴承连接。所述旋转驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出端与一个伞齿轮连接，所述一个伞齿轮与另一个伞齿轮啮合；另一个伞齿轮与旋转轴同轴连接，所述驱动电机驱动旋转轴转动。
所述喷淋杆下方设置压板11。所述压板通过设置在喷淋杆本体的杆壁的外侧上的连接板连接，所述喷淋杆的杆壁与连接板焊接，所述连接板与压板焊接。
在一种实施方式中，所述喷淋杆下方10-50cm处设置压板。
所述压板为半圆形压板，便于最大限度的压实预处理容器内的秸秆。
所述液体调节池5内设置搅拌装置。便于液体调节池内的溶液混合均匀。
另一方面，本发明提供一种秸秆沼气高效预处理方法，所述方法包括以下步骤：将事先计算好的蒸馏水及菌液由进液口加入液体调节池内，待部分粉碎后的秸秆样品从进料口进入预处理容器内后，打开液泵将液体调节池内液体由出液口送入喷淋装置内喷淋30s，关闭液泵，打开升降驱动装置将伸缩杆伸长，利用压板11压实预处理容器内经喷淋后的秸秆，之后再将部分秸秆由进料口放入预处理容器内，重复此过程，直至将秸秆将预处理容器填满，预处理完毕，备用。
其中液体调节池内加入的蒸馏水和菌液按照黄贮含水率65％及加入50-140mL的乳酸菌菌剂的要求配置。
将预处理后的秸秆进行厌氧发酵产沼气，每日测量产气量。参照附图4、5，从结果中可以看到，添加110mL乳酸菌菌剂强化黄贮预处理秸秆，其发酵15d后，甲烷日产量最高可达200mL/gTS，从累积产气量上来看，110mL乳酸菌菌剂强化黄贮预处理实验组产气最多，达1119mL/gTS，较对照组提高了3倍左右，产气提升效果明显，说明以乳酸菌强化黄贮促进秸秆沼气化的预处理方法高效，本发明所述的预处理方法有效。
以上附图及解释说明仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的具体保护范围不仅限以上解释说明，任何在本发明揭露的技术思路范围内，及根据本发明的技术方案加以简单地替换或改变，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述装置包括预处理容器(1)，所述预处理容器(1)顶部设置进料口，所述预处理容器(1)上方设置喷淋装置(3)，所述喷淋装置(3)与液体调节池(5)的出液口(7)连接，所述液体调节池(5)顶部设置进液口(6)。
2.根据权利要求1所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述液体调节池(5)与喷淋装置(3)通过液泵(4)连接。
3.根据权利要求2所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述喷淋装置(3)顶部与伸缩杆(10)连接，所述伸缩杆(10)与升降驱动装置(8)连接，所述升降驱动装置(8)控制该伸缩杆(10)上下伸缩。
4.根据权利要求3所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述喷淋装置(3)为喷淋杆，所述喷淋杆上设置喷淋孔。
5.根据权利要求4所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述喷淋杆下方设置压板(11)。
6.根据权利要求5所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述压板(11)为半圆形压板。
7.根据权利要求6所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述压板(11)的个数为两个。
8.根据权利要求7所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述伸缩杆(10)下方设置旋转轴，所述旋转轴一端与喷淋装置连接，所述旋转轴与旋转驱动机构连接。
9.根据权利要求8所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置，其特征在于，所述液体调节池(5)内设置搅拌装置。
10.一种基于如权利要求1-9任意一项所述的基于生物菌剂的秸秆沼气高效预处理装置的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将计算好的蒸馏水及菌液加入液体调节池内；
(2)将秸秆样品加入预处理容器内，将液体调节池内的液体通过喷淋装置喷淋至所述秸秆样品上，压实秸秆；
(3)重复步骤(2)，至所述预处理容器填满，完成秸秆预处理。
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