CN114368889A - 一种以牛粪为原料的沼气发酵方法 - Google Patents
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Abstract
一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种以牛粪为原料的沼气发酵方法。本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种环保、能耗小、成本低的沼气发酵方法。此方法，其特征在于，在发酵第10天时，向发酵罐中额外通入惰性气体，超声波频率5～30Hz，在发酵11～30天或pH低于5，在发酵过程中额外添加废碱液，在发酵31天起或pH低于4，在发酵过程中额外施加压力‑5～‑100Pa，超声波频率5～30Hz。本发明的应用能够将发酵周期缩短5～10天，将甲烷产率提高3～15％，与传统曝气、搅拌等方法相比，本发明提供的技术手段能耗更低、能够有效利用废弃碱液、不额外添加絮凝剂、成本低、效率高。
Description
技术领域
本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种以牛粪为原料的沼气发酵方法。
背景技术
沼气发酵过程根据产物可大致分为液化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段，其中液化阶段能够将大分子物质如蛋白质等分解为氨基酸，产酸阶段则将糖类、氨基酸类物质转化为有机酸，产甲烷阶段则主要生成甲烷。沼气发酵过程理想状态是各阶段产物不过剩、不欠缺，各阶段平稳进行。但实际生产过程中往往会出现发酵过程失衡现象，因此会有氨氮、硫化氢、有机酸等物质过多从而抑制发酵过程的进行。
目前已经公开的技术显示，曝气、搅拌是促进气体与液体之间物质交换的一种手段，是去除氨氮、硫化氢的主要技术手段。絮凝沉淀则是去除沼液中固形物的主要方法。但这些方法需要设立曝气池、沉淀池等，占地面积大，还需要消耗大量电能、絮凝剂，成本比较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种环保、能耗小、成本低的沼气发酵方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，在发酵第10天时，向发酵罐中额外通入惰性气体，超声波频率5～30Hz。在发酵11～30天或pH低于5，在发酵过程中额外添加废碱液。在发酵31天起或pH低于4，在发酵过程中额外施加压力-5～-100Pa，超声波频率5～30Hz。
所述惰性气体可以为氮气、氩气等。
所述废碱液可以为洗罐后的废氢氧化钠水溶液或者是石灰水。
本发明的有益效果如下：本发明在发酵前期，通往惰性气体，起到搅拌作用，并将沼液中可能富余的氨氮带走，超声波的存在使沼液中的氨氮更容易脱离出来转变为气态，从而有效减弱氨氮对发酵过程的抑制作用。在发酵中期适当添加废碱液，能够降低有机酸的含量、降低酸抑制、加速产酸过程、同时也可以部分去除氨氮。在发酵中后期施加负压能够促进沼液中甲烷更快的挥发出去，从而加快产甲烷的速度，另外超声波的存在能够加快生化反应速度、加快甲烷挥发速度。本发明的应用能够将发酵周期缩短5～10天，将甲烷产率提高3～15％，与传统曝气、搅拌等方法相比，本发明提供的技术手段能耗更低、能够有效利用废弃碱液、不额外添加絮凝剂、成本低、效率高。
具体实施方式
为了更详细地进一步阐明本发明，加深对本发明的理解，给出下列实施例，下述实施例仅限于对本发明的解释。
实施例一
按照正常发酵过程进行，发酵温度37度，初始pH8.1，接种量1％，发酵第9天，pH为4.9，第30天，pH为4.1，第60天，pH为3.2，第83天起产气率低于1％，不再统计，整个发酵过程甲烷含量63％。
实施例二
在发酵前10天，发酵温度37.2度，初始pH7.8，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率30HZ。在发酵11～30天，在发酵过程中额外添加4％浓度的废碱液。在发酵31天起，在发酵过程中额外施加压力-85pa，超声波频率30HZ。第75天起产气率低于1％，不再统计，整个发酵过程甲烷含量70.5％。
实施例三
在发酵前10天，发酵温度37.2度，初始pH8.5，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率5HZ。在pH为低于5时，在发酵过程中额外添加4％浓度的废碱液。在pH为低于5时，在发酵过程中额外施加压力-5pa，超声波频率5HZ。第78天起产气率低于1％，不再统计，整个发酵过程甲烷含量65.1％。
实施例四
在发酵前10天，发酵温度36.9度，初始pH 7.5，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率26HZ。在发酵11～30天，在发酵过程中额外添加1％浓度的废碱液。在发酵31天起，在发酵过程中额外施加压力-100Pa，超声波频率21HZ。第73天起产气率低于1％，不再统计，整个发酵过程甲烷含量72.4％。
实施例五
在发酵前10天，发酵温度36.8度，初始pH 8.1，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率17HZ。在pH为低于5时，在发酵过程中额外添加3％浓度的废碱液。在pH为低于5时，在发酵过程中额外施加压力-55Pa，超声波频率22HZ。第80天起产气率低于1％，不再统计，整个发酵过程甲烷含量67.5％。
综上所述，本发明一种以牛粪为原料的沼气发酵方法所述及的各项权利要求及技术支撑已经明确，凡依据本发明的技术支撑实质所作的任何修改与变化仍属于本发明技术支撑的范围内。
Claims (8)
1.一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，在发酵第10天时，向发酵罐中额外通入惰性气体，超声波频率5～30Hz，在发酵11～30天或pH低于5，在发酵过程中额外添加废碱液，在发酵31天起或pH低于4，在发酵过程中额外施加压力-5～-100Pa，超声波频率5～30Hz。
2.如权利要求1所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，发酵温度37度，初始pH8.1，接种量1％，整个发酵过程甲烷含量63％。
3.如权利要求1所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，在发酵前10天，发酵温度37.2度，初始pH7.8，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率30HZ,在发酵11～30天，在发酵过程中额外添加4％浓度的废碱液，在发酵31天起，在发酵过程中额外施加压力-85pa，超声波频率30HZ，整个发酵过程甲烷含量70.5％。
4.如权利要求1所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，在发酵前10天，发酵温度37.2度，初始pH8.5，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率5HZ，在pH为低于5时，在发酵过程中额外添加4％浓度的废碱液，在pH为低于5时，在发酵过程中额外施加压力-5pa，超声波频率5HZ，整个发酵过程甲烷含量65.1％。
5.如权利要求1所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，在发酵前10天，发酵温度36.9度，初始pH 7.5，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率26HZ，在发酵11～30天，在发酵过程中额外添加1％浓度的废碱液，在发酵31天起，在发酵过程中额外施加压力-100Pa，超声波频率21HZ，整个发酵过程甲烷含量72.4％。
6.如权利要求1所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，在发酵前10天，发酵温度36.8度，初始pH 8.1，接种量1％，在发酵过程中额外通入氮气，超声波频率17HZ，在pH为低于5时，在发酵过程中额外添加3％浓度的废碱液，在pH为低于5时，在发酵过程中额外施加压力-55Pa，超声波频率22HZ，整个发酵过程甲烷含量67.5％。
7.如权利要求1-6任意一项所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
8.如权利要求1-6任意一项所述一种以牛粪为原料的沼气发酵方法，其特征在于，所述废碱液为洗罐后的废氢氧化钠水溶液或者是石灰水。
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