一種利用植物秸稈和活性污泥生產(chǎn)沼氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用植物秸稈和活性污泥生產(chǎn)沼氣的方法，將植物秸稈粉碎成2～6mm的碎料并干燥；將處理后的秸稈，依次加入(NH4)2SO4、CaCO3、K2HPO4、葡萄糖固體攪拌均勻，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％～0.03％的堿液調(diào)節(jié)溶液的pH＝6～8，得發(fā)酵物；向發(fā)酵物中加入活性污泥，活性污泥的加入量為發(fā)酵物質(zhì)量的30～50％，發(fā)酵的溫度35～55℃，利用排水法收集氣體。本方法生產(chǎn)過程中用水量少，發(fā)酵后沒有廢水的排放，節(jié)約水資源的同時(shí)，有利于環(huán)保，本方法秸稈的消化時(shí)間短、利用率高、產(chǎn)氣量多、不易結(jié)殼。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)、可再生能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用植物秸桿和活性 污泥生產(chǎn)沼氣的方法。 一種利用植物秸稈和活性污泥生產(chǎn)沼氣的方法
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸桿資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)作物 結(jié)桿總量超過7億噸。結(jié)桿種類主要有水稻結(jié)桿、小麥結(jié)桿、玉米結(jié)桿，其中玉米結(jié)桿占 36. 7%，稻草秸桿占27. 5%，小麥秸桿占15. 2%。近年來(lái)，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民生活 水平的提高，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源供應(yīng)的大大改善，秸桿過去被用作燃料和肥料，現(xiàn)在基 本被煤、氣、電和化肥所取代。因此，剩余農(nóng)作物秸桿的數(shù)量越來(lái)越大，據(jù)估計(jì)每年已達(dá)到4 億噸左右。
[0003] 大量的剩余秸桿被堆棄在田間地頭或任意燃燒，浪費(fèi)資源的同時(shí)，造成大氣污染、 火災(zāi)事故等社會(huì)、生態(tài)問題。隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的高速發(fā)展，對(duì)于農(nóng)作物秸桿 資源化及合理開發(fā)利用技術(shù)的研究也在向著多元化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)秸桿的綜合化利用， 不僅起到了節(jié)約資源、改善生態(tài)環(huán)境的作用，更對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展有著重大的意義。
[0004] 由于秸桿本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，致使其分解慢、利用率低、成本高，致使秸桿的資源化 利用受到限制，而發(fā)展秸桿發(fā)酵制沼氣技術(shù)已成為秸桿資源化利用的一個(gè)新方向。目前，在 秸桿濕法發(fā)酵制沼氣過程中，厭氧微生物對(duì)其降解能力低，導(dǎo)致秸桿的消化時(shí)間長(zhǎng)、利用率 低、產(chǎn)氣量少、易結(jié)殼等弊端；在干法發(fā)酵過程中均采取生物菌種預(yù)處理秸桿及秸桿與其他 物質(zhì)（如餐廚垃圾、糞便等）混合的發(fā)酵模式，如何直接用秸桿干法產(chǎn)沼氣，提高秸桿的利 用率，已成為秸桿發(fā)酵制沼氣迫切解決的問題。
[0005] 中國(guó)專利CN101691586A，公開了一種植物秸桿厭氧發(fā)酵高效快速產(chǎn)沼氣的方法， 粉碎后的植物秸桿中加入水和活性污泥，在密閉的反應(yīng)器中厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣。此專利的 缺點(diǎn)在于菌種活力較弱，發(fā)酵時(shí)間緩慢，產(chǎn)氣量減低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種利用植物秸桿和活性污泥生產(chǎn)沼 氣的方法，本方法不需經(jīng)過生物菌種預(yù)處理，也不許要添加其他的混合發(fā)酵原料，大大地提 高了秸桿的利用率，產(chǎn)氣高、不結(jié)殼、效果穩(wěn)定。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種利用植物秸桿和活性污泥生產(chǎn)沼氣的方法，包括以下步驟：
[0009] 1)將植物秸桿（所述植物秸桿為小麥秸桿、稻草秸桿、玉米秸桿中的任意一種或 者兩種以上任意比例的混合物）粉碎成2?6mm的碎料并干燥（優(yōu)選利用鼓風(fēng)干燥箱恒溫 100?120°C干燥后，放入干燥器中冷卻）；
[0010] 2)將步驟1)中處理后的秸桿，依次加入（NH4)2S0 4、CaC03、Κ2ΗΡ04、葡萄糖固體， 加入后，所述（NH 4)2S04、CaC03、Κ2ΗΡ0 4、葡糖糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0. 5%?1. 0%、0. 5%? 0. 9%、0. 02%?0. 06%、0. 5%?1%，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01%?0. 03%的堿液調(diào)節(jié)溶液的pH =6?8,所述堿液為NaOH或KOH溶液，得發(fā)酵物；
[0011] 3)向步驟2)的發(fā)酵物中加入活性污泥（以TS計(jì)），活性污泥的加入量為發(fā)酵物 質(zhì)量的30?50%，發(fā)酵的溫度35?55°C，利用排水法（優(yōu)選所述排水法用質(zhì)量濃度為3% 的NaOH溶液）收集氣體。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] (1)本發(fā)明不需經(jīng)過生物菌種預(yù)處理，也不許要添加其他的混合發(fā)酵原料，操作簡(jiǎn) 單易行，運(yùn)行成本低，沼渣可作為有機(jī)肥料還田，提高秸桿資源的利用效率。
[0014] (2)生產(chǎn)過程中用水量少，發(fā)酵后沒有廢水的排放，節(jié)約水資源的同時(shí)，有利于環(huán) 保。
[0015] (3)秸桿制沼是一種清潔的能源轉(zhuǎn)換方式，不僅可優(yōu)化農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，節(jié)約不可再 生能源的消耗，還具有良好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和生態(tài)效益，應(yīng)大力推廣。
[0016] (4)發(fā)酵物中加入（NH4)2S04可以與堿作用生成氨，能使纖維素轉(zhuǎn)變成糖，易于發(fā) 酵；CaC0 3作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑外可以產(chǎn)生C02，具有緩沖pH和抗結(jié)塊的作用；K2HP0 4和葡糖糖可 以促進(jìn)菌種的生長(zhǎng)。加入此四種物質(zhì)，可以使產(chǎn)氣量提高30%。
[0017] (5)本方法秸桿的消化時(shí)間短、利用率高、產(chǎn)氣量多、不易結(jié)殼。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] (1)原料處理：
[0021] 取玉米秸桿，利用粉碎機(jī)將其處理成5mm的碎料，放入鼓風(fēng)干燥箱中，在110°C的 條件下，處理3h，取出后放入干燥器中冷卻，備用。
[0022] (2)發(fā)酵準(zhǔn)備
[0023] 取步驟⑴中處理后的秸桿碎料100g，依次加入（NH4)2S0 4、CaC03、Κ2ΗΡ04、葡糖糖 攪拌均勻，加入的量按質(zhì)量比計(jì)，分別為：〇. 8g、0. 6g、0. 04g、0. 9g。用0. 03%的NaOH溶液 浸濕秸桿，使其含水量在80%，溶液的pH = 7,得發(fā)酵物。
[0024] (3)厭氧發(fā)酵
[0025] 在步驟（2)中制備好的發(fā)酵物中加入40g的活性污泥（以TS計(jì)），調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的 濃度為80%，發(fā)酵的溫度為45°C，利用排水法收集氣體。
[0026] 20天的產(chǎn)氣量為360ml/g。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] (1)原料處理：
[0029] 取玉米秸桿，利用粉碎機(jī)將其處理成3mm的碎料，放入鼓風(fēng)干燥箱中，在KKTC的 條件下，處理2h，取出后放入干燥器中冷卻，備用。
[0030] (2)發(fā)酵準(zhǔn)備
[0031] 取步驟⑴中處理后的秸桿碎料200g，依次加入（NH4)2S0 4、CaC03、Κ2ΗΡ04、葡糖糖 攪拌均勻，加入的量按質(zhì)量比計(jì)，分別為：1.2g、lg、0.06g、2g。用0.01%的NaOH溶液浸濕 秸桿，使其含水量在70%，溶液的pH = 7,得發(fā)酵物。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用植物秸桿和活性污泥生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將植物結(jié)桿粉碎成2?6mm的碎料并干燥； 2) 將步驟1)中處理后的秸桿，依次加入（NH4)2S04、CaC0 3、Κ2ΗΡ04、葡萄糖固體，所述 (NH4) 2S04、CaC03、K2HP04、葡糖糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0· 5%?L 0%、0· 5%?(λ 9%、0· 02%? 0. 06%、0. 5%?1%，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01 %?0. 03%的堿液調(diào)節(jié)溶液的pH = 6?8,得發(fā) 酵物，所述堿液為NaOH或KOH溶液； 3) 向步驟2)的發(fā)酵物中加入活性污泥，活性污泥的加入量為發(fā)酵物質(zhì)量的30? 50%，發(fā)酵的溫度35?55°C，利用排水法收集氣體。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中植物秸桿為小麥秸桿、稻草秸 桿、玉米秸桿中的任意一種或者兩種以上任意比例的混合物。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中所述干燥為利用鼓風(fēng)干燥箱 恒溫100?120°C干燥后，放入干燥器中冷卻。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中所述排水法用質(zhì)量濃度為 3%的NaOH溶液。
【文檔編號(hào)】C12P5/02GK104046654SQ201410280518
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】任憲君, 張淑娟, 張秋艷 申請(qǐng)人:臨沂市清宇環(huán)境資源綜合利用研究院