一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及再生能源技术领域，具体是一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法。
【背景技术】
[0002]能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。
[0003]能源短缺是本世纪面临的重大难题之一，在众多清洁能源中，以生物质为原料生产的各种生物能源(乙醇、沼气、氢气、生物柴油等)受到了广泛关注。生物能源是典型的低碳燃料，可大大减少温室气体的排放。有机废弃物、农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便都可作为生物能源的发酵原料。
[0004]我国是棉花种植大国，棉花产量一直稳居世界前列。2006年我国棉花产量占世界棉花总产的24%左右，居世界第I位。大面积的棉花种植使得棉杆成为产量巨大的棉副产品之一，仅在新疆，棉杆年均产量就达540万吨。棉杆的有效利用已成为21世纪人们关注的一个重要课题。棉杆除含丰富的韧皮纤维和大量的木质纤维素，具有介于木本植物和草本植物之间的特殊植物形态和结构外，还富含粗蛋白、氮和磷，因此棉杆具有很好的开发利用潜力，其开发利用途径是多方面、多领域的，其中利用棉杆发酵产生能源物质是一种有效的利用棉杆途径。
[0005]随着城镇化进程的加快和人民生活水平的提高，餐厨废弃物的产生量越来越大。餐厨垃圾的主要成分为淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质，具有高含水率、高油月旨、高盐分、易腐发臭等特点。在填埋场上，餐厨垃圾会造成填埋场的二次污染，该处理费用正逐年上升。由于餐厨垃圾含有75?85%的水分，不仅自身不能燃烧，而且与其他垃圾混合燃烧时，会妨碍焚烧炉内温度的上升，且其中的高盐分会腐蚀炉壁，并可能导致二噁英的产生。餐厨垃圾中的高盐分将限制其作为堆肥产品长期试用于土壤。
[0006]因此，利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的做法，不仅会带来重大的经济效益，而且对环境保护具有非常积极的意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，具有原料适应范围宽、低污染、低碳、燃烧率高、稳定性好、安全性高、环保、节能减排的特点。
[0008]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0009]—种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，米用以下重量份的原料:棉杆45-55份、餐厨垃圾32-48份、畜禽粪便14-22份、氢氧化钙2_3份、沼渣8_13份和接种物5_9份；其生产方法包括以下步骤:
[0010](I)石灰水溶液的配制:向氢氧化钙中加水配制得到氢氧化钙含量为1_3?七％的石灰水溶液；
[0011](2)棉杆、餐厨垃圾的粉碎:将棉杆粉碎至4cm以下，将餐厨垃圾粉碎至3cm以下；
[0012](3)棉杆的预处理:按照棉杆干重:石灰水溶液质量比为0.35-0.5的比例，将粉碎的棉杆倒入石灰水溶液中，混合均匀，在26-28°C温度下浸泡3-5天，控制棉杆的含水率在55-60% ；
[0013](4)畜禽粪便的酸化处理:将畜禽粪便放在35_38°C温度下恒温酸化沉淀5_7天，得到酸化料液；
[0014](5)恒温发酵:向步骤(4)得到的酸化料液中加水调节其浓度为20-25%，再按比例加入步骤(2)粉碎后的餐厨垃圾、步骤(3)预处理后的棉杆、沼渣和接种物，混合均匀得到发酵液，在34-36°C温度下进行恒温厌氧发酵产沼气，厌氧发酵时间为30-35天，产生的沼气经脱水脱硫处理后，供居民燃气或驱动沼气发电机组进行发电；
[0015](6)发酵物的利用:将发酵后的残留物取出，经固液分离后，得到固体残渣和沼液，8-10wt %的固体残渣用作下一批的接种物，其余的固体残渣作为固体有机肥料供农田或大棚种植使用，60-80wt%的沼液用于发酵物料含水率的调配，其余沼液作为蔬菜种植的叶面肥使用。
[0016]作为本发明进一步的方案:采用以下重量份的原料:棉杆48份、餐厨垃圾45份、畜禽粪便18份、氢氧化钙2.4份、沼渣10份和接种物7份。
[0017]作为本发明进一步的方案:所述畜禽粪便为牛粪、猪粪和羊粪中的一种或多种。
[0018]作为本发明进一步的方案:所述接种物为腐败的河沟底泥、池塘底泥、老沼气池污泥中的一种或两种以上。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明操作简单、易行，以预处理后的棉杆、餐厨垃圾和畜禽粪便为发酵原料，不仅有效地增加了发酵原料的产气率，而且减少了外源化学添加剂的引入，提高了经济效益。本发明拓宽了发酵原料的选择范围，增大了对于有机固体废弃物的处理力度，有效降低了农业废弃物和生活废弃物的排放量，具有原料适应范围宽、低污染、低碳、燃烧率高、稳定性好、安全性高、环保、节能减排的特点。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例，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。
[0021]实施例1
[0022]本发明实施例中，一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，采用以下重量份的原料:棉杆45份、餐厨垃圾48份、畜禽粪便22份、氢氧化钙2份、沼渣8份和接种物9份；畜禽粪便为牛粪；接种物为腐败的河沟底泥；其生产方法包括以下步骤:
[0023](I)石灰水溶液的配制:向氢氧化钙中加水配制得到氢氧化钙含量为lwt%的石灰水溶液；
[0024](2)棉杆、餐厨垃圾的粉碎:将棉杆粉碎至4cm以下，将餐厨垃圾粉碎至3cm以下；
[0025](3)棉杆的预处理:按照棉杆干重:石灰水溶液质量比为0.5的比例，将粉碎的棉杆倒入石灰水溶液中，混合均匀，在26°C温度下浸泡5天，控制棉杆的含水率在55-60% ;
[0026](4)畜禽粪便的酸化处理:将畜禽粪便放在38°C温度下恒温酸化沉淀5天，得到酸化料液；
[0027](5)恒温发酵:向步骤(4)得到的酸化料液中加水调节其浓度为20-25%，再按比例加入步骤(2)粉碎后的餐厨垃圾、步骤(3)预处理后的棉杆、沼渣和接种物，混合均匀得到发酵液，在34°C温度下进行恒温厌氧发酵产沼气，厌氧发酵时间为35天，产生的沼气经脱水脱硫处理后，供居民燃气或驱动沼气发电机组进行发电；
[0028](6)发酵物的利用:将发酵后的残留物取出，经固液分离后，得到固体残渣和沼液，8-10wt %的固体残渣用作下一批的接种物，其余的固体残渣作为固体有机肥料供农田或大棚种植使用，60-80wt%的沼液用于发酵物料含水率的调配，其余沼液作为蔬菜种植的叶面肥使用。
[0029]实施例2
[0030]本发明实施例中，一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，采用以下重量份的原料:棉杆48份、餐厨垃圾45份、畜禽粪便18份、氢氧化钙2.4份、沼渣10份和接种物7份；畜禽粪便为羊粪；接种物为池塘底泥；其生