一种秸秆厌氧产沼气预处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及秸杆厌氧产沼气技术领域，包括玉米秸杆，小麦秸杆，稻秸杆等农作物秸杆、锯末和杂草的厌氧产沼气预处理工艺。
【背景技术】
[0002]农作物秸杆是农业生产过程中数量最大的副产品，是一种永续性的资源，秸杆厌氧产沼气，不仅可以减少秸杆对环境的污染，还能产清洁能源用于人们生产生活。在国家和地方大力支持下，秸杆沼气工程得到了迅速的发展。
[0003]秸杆厌氧产沼气的过程中，秸杆所含的木质素，纤维素和半纤维素为难降解物质，在厌氧产沼气过程中这些物质大部分未被降解，所以秸杆的整体结构未被破坏。由于秸杆结构的特殊性，在厌氧发酵过程中，秸杆在沼气气泡的带动下漂浮在液体表面，形成浮渣堵塞进出料孔。这些难降解大分子物质如果降解为小分子物质，并为厌氧菌所利用，也是提高秸杆厌氧产沼气产气率的有效途径之一。为了使秸杆内木质素，纤维素和半纤维素降解需要对秸杆进行预处理。在秸杆进行厌氧产沼气前，将这些长链的大分子物质在菌种产生的生物酶的作用下降解成小分子物质。
【发明内容】
[0004]本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种有效的解决方法。该发明不仅可有效解决厌氧罐内反应物料漂浮结壳问题，同时还可提高秸杆在厌氧状态下的沼气产气率，并缩短发酵时间。
[0005]本发明的目的可通过下述技术措施来实现:
本发明的秸杆厌氧产沼气预处理工艺包括如下步骤:I )首先采用粉碎机将秸杆粉碎，粉碎后粒度在0.l-2cm ；
II)向粉碎后的秸杆中加水，使秸杆含水率在60%-90%，并混合均匀；
III)采用下述任意一种方式向加水后的秸杆中加入菌种:
a、首先将营养物质加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，之后再将干粉状菌种加入，并搅拌混合均匀；所述营养物质的加入量为秸杆重量的1.5%-4% ;干粉菌种的加入量为稻杆重量的0.5%o ~5%0 ;
b、将扩大培养后的液态菌种加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，加入量为秸杆重量的10%-50% ；IV)将秸杆在温度20-60°C的通风透气条件下进行堆怄，堆怄时间1-30天，pH值为6-8。
[0006]本发明中所述的稻杆为玉米稻杆、小麦稻杆、稻稻杆等农作物稻杆、锯末或杂草中的任意一种，或两种以上的混合物。
[0007]所述菌种取自嗜热侧孢霉、木霉或白腐菌的组合，其中嗜热侧孢霉20%_30%，木霉10%-20%，白腐菌 50%-70%。
[0008]所述营养物质是由秸杆重量比1%_3%的淀粉、0.3%-0.6%的尿素、0.2%_0.4%的氯化钠组成。
[0009]本发明的有益效果如下:
1、本发明的秸杆厌氧产沼气预处理工艺，可使得菌种产生的生物酶将秸杆中的纤维素、半纤维素、木质素降解为小分子物质，有利于进一步的厌氧消化，最大限度的将秸杆中的生物质转化为沼气。该工艺不仅能够解决厌氧罐内秸杆漂浮结壳问题，还能提高秸杆在厌氧状态下沼气产气率，这样缩短厌氧反应的时间和提高厌氧反应器单位池容的利用率，相对降低了一次性投资。
[0010]2、采用本发明所提供的秸杆预处理方法，处理后秸杆作为生产沼气的原料，缩小了秸杆体积，提高厌氧发酵罐单位池容的利用率，能够解决秸杆在厌氧发酵过程中的漂浮和结壳问题，能够提高秸杆在厌氧状态下沼气产气率，且秸杆厌氧产沼气后的秸杆沼渣可做有机肥，实现了农作物秸杆的无害化处理。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的第一种实施方式的工艺流程图。
[0012]图2是本发明的第二种实施方式的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0013]本发明以将下结合实施例(附图)做进一步描述:
本发明中所述的稻杆为玉米稻杆、小麦稻杆、稻稻杆等农作物稻杆、锯末或杂草中的任意一种，或两种以上的混合物。
[0014]所述菌种取自嗜热侧孢霉、木霉或白腐菌的组合，其中嗜热侧孢霉20%_30%，木霉10%-20%，白腐菌 50%-70%。
[0015]更具体说:扩大培养后的液态菌种的培植方法是先将菌种进行扩大培养，再制备成含有大量菌种和菌种产生的生物酶的发酵液。
[0016]实施例一(参见图1)
I )首先采用粉碎机将秸杆粉碎，粉碎后粒度在0.l-2cm ;秸杆粉碎后可以破坏秸杆表面的蜡质层，增大其比表面积，有利于菌种产生的生物酶与秸杆充分接触；
II)向粉碎后的秸杆中加水，使秸杆含水率在60%-90%，并混合均匀；吸收水分后的秸杆可使秸杆密度增加，同时为秸杆预处理所用菌种提供充足的水分保证了菌种活性；
III)首先将营养物质加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，之后再将干粉状菌种加入，并搅拌混合均匀；所述营养物质的加入量为秸杆重量的1.5%-4%，所述营养物质是由秸杆重量比1%_3%的淀粉、0.3%-0.6%的尿素、0.2%-0.4%的氯化钠组成(营养物质的加入保证了预处理过程中菌种对营养物质的需求，提高微生物的活性)；干粉菌种的加入量为秸杆重量的 0.5% _5%。；
IV)将秸杆在温度20-60°C的通风透气条件下进行堆怄，堆怄时间5-30天，pH值为6-8；通入空气的目的是为了保证菌种具有较高的产酶活性和较好的处理效果。
[0017]实施例二 (参见图2)
实施例二中的步骤1、II与实施例一相同；
III)将扩大培养后的液态菌种加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，加入量为秸杆重量的10%-50%(由于菌种是先将菌种进行扩大培养，制备成含有大量菌种和生物酶的发酵液，因此不需要再加入营养物质)；
IV)将秸杆在温度20-60°C的通风透气条件下进行堆怄，堆怄时间1-15天，pH值为6-8 ；通入空气的目的是为了保证菌种具有较高的产酶活性和较好的处理效果。
【主权项】
1.一种秸杆厌氧产沼气预处理工艺，其特征在于:包括如下步骤:I )首先采用粉碎机将秸杆粉碎，粉碎后粒度在0.l-2cm ； II)向粉碎后的秸杆中加水，使秸杆含水率在60%-90%，并混合均匀； III)采用下述任意一种方式向加水后的秸杆中加入菌种: a、首先将营养物质加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，之后再将干粉状菌种加入，并搅拌混合均匀；所述营养物质的加入量为秸杆重1.5%-4% ;干粉菌种的加入量为秸杆重量的0.5% _5%。； b、将扩大培养后的液态菌种加入粉碎加水后的秸杆中搅拌混合均匀，加入量为秸杆重量的 10%-50% ； IV)将秸杆在温度20-60°C的通风透气条件下进行堆怄，堆怄时间1-30天，pH值为6-8。
2.根据权利要求1所述的秸杆厌氧产沼气预处理工艺，其特征在于:秸杆为玉米秸杆、小麦稻杆、稻稻杆等农作物稻杆、锯末或杂草中的任意一种，或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的秸杆厌氧产沼气预处理工艺，其特征在于:所述菌种为嗜热侧孢霉、木霉或白腐菌的组合，其中嗜热侧孢霉20%-30%，木霉10%-20%，白腐菌50%-70%。
4.根据权利要求1所述的秸杆厌氧产沼气预处理工艺，其特征在于:所述营养物质是由秸杆重量比1%-3%的淀粉、0.3%-0.6%的尿素、0.2%-0.4%的氯化钠组成。
【专利摘要】一种秸秆厌氧产沼气预处理工艺包括如下步骤：Ⅰ）首先采用粉碎机将秸秆粉碎；Ⅱ）向粉碎后的秸秆中加水，使秸秆含水率在60%-90%，混合均匀；Ⅲ）采用下述任意一种方式向加水后的秸秆中加入菌种：a.首先将营养物质加入加水后的秸秆中搅拌均匀，之后将干粉状菌种加入，搅拌均匀；营养物质的加入量为秸秆重量的1.5%-4%；干粉菌种的加入量为秸秆重量的0.5‰-5‰；b.将扩大培养后的液态菌种加入加水后的秸秆中搅拌均匀，加入量为秸秆重量的10%-50%；Ⅳ）将秸秆在温度20-60℃的通风透气条件下进行堆沤，堆沤时间1-30天，pH值为6-8。该发明有效解决反应物料漂浮结壳问题，提高沼气产气率，缩短发酵时间。
【IPC分类】C12P39-00, C12R1-645, C12R1-885, C12P5-02
【公开号】CN104531821
【申请号】CN201510003732
【发明人】王国防, 刘海明, 屈跃刚, 刘瑞超, 王军杰
【申请人】安阳利浦筒仓工程有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月6日