连续式甲烷化启动。利用CSTR反应器作为厌氧反应装置，反应体积8L。首先向反应器中加入120g TS厌氧污泥，然后加入预处理后的玉米秸杆520g TS，再加入自来水至反应装置总体积的80 %，充入氮气，反应器温度设定在在35 ± 2 °C之间。同时以未处理的玉米秸杆作为对照。待反应器内pH达到7时，表明甲烷化启动完成。
[0027](4)半连续式甲烷化运行。待预处理组甲烷相和未处理组甲烷相启动完成后，以预处理组批式酸化的出料作为预处理组的甲烷相的原料，同时以未处理组批式酸化的出料作为未处理组的甲烷相的原料。每天上午8点进料、出料一次，均为200mL，HRT为40天。每天定时测定并记录甲烷含量和日产气量，同时测定出料TS浓度。
[0028]上述实施例效果为:半连续式厌氧反应结束时，与未预处理组相比，预处理组的容积产气率提高了 56%，达到0.70 ;甲烷含量提高了 22%，达到55% ;玉米秸杆TS去除率提高了 46%，达到60%。
[0029]实施例2:
[0030](I)秸杆预处理。本发明选用经过自然风干且没有霉变的玉米秸杆，用粉碎机粉碎至20目以下，用坩祸称取一定量的玉米秸杆，置于105°C烘箱，12小时后测定玉米秸杆TS。利用蓝盖瓶(IL)作为厌氧反应容器，反应体积0.8L，按照玉米秸杆负荷65g TS/L，首先称取52g TS玉米秸杆。本发明预处理试剂为水(自来水)，其添加量为玉米秸杆干重的六倍(312mL)。均匀混合后置于40±2°C环境中密封保存，预处理时间为I天。
[0031](2)批式酸化。厌氧发酵过程需要接种物，本发明所用接种物为半连续式甲烷相出料，其干物质浓度为55%。向预处理后的玉米秸杆(52g TS)中加入700mL的甲烷化出料，再加入自来水至反应容器总体积的80 %，均匀混合后，充入氮气，然后用橡胶塞密封，并将蓝盖瓶固定在摇床中，摇床温度恒定在40±2°C之间。每天定时用pH计测定pH，当pH低于5.5时，停止酸化。
[0032](3)半连续式甲烷化启动。利用CSTR反应器作为厌氧反应装置，反应体积8L。首先向反应器中加入120g TS厌氧污泥，然后加入预处理后的玉米秸杆520g TS，再加入自来水至反应装置总体积的80 %，充入氮气，反应器温度设定在在35 ± 2 °C之间。同时以未处理的玉米秸杆作为对照。待反应器内pH达到7时，表明甲烷化启动完成。
[0033](4)半连续式甲烷化运行。待预处理组甲烷相和未处理组甲烷相启动完成后，以预处理组批式酸化的出料作为预处理组的甲烷相的原料，同时以未处理组批式酸化的出料作为未处理组的甲烷相的原料。每天上午8点进料、出料一次，均为200mL，HRT为40天。每天定时测定并记录甲烷含量和日产气量，同时测定出料TS浓度。
[0034]上述实施例效果为:半连续式厌氧反应结束时，与未预处理组相比，预处理组的容积产气率提高了 80%，达到0.81 ;甲烷含量提高了 40%，达到63% ;玉米秸杆TS去除率提高了 71%，达到70%。
[0035]实施例3:
[0036](I)秸杆预处理。本发明选用经过自然风干且没有霉变的玉米秸杆，用粉碎机粉碎至20目以下，用坩祸称取一定量的玉米秸杆，置于105°C烘箱，12小时后测定玉米秸杆TS。利用蓝盖瓶(IL)作为厌氧反应容器，反应体积0.8L，按照玉米秸杆负荷65g TS/L，首先称取52g TS玉米秸杆。本发明预处理试剂为水(自来水)，其添加量为玉米秸杆干重的六倍(312mL)。均匀混合后置于40±2°C环境中密封保存，预处理时间为I天。
[0037](2)批式酸化。厌氧发酵过程需要接种物，本发明所用接种物为半连续式甲烷相出料，其干物质浓度为55%。向预处理后的玉米秸杆(52g TS)中加入500mL的甲烷化出料，再加入自来水至反应容器总体积的80 %，均匀混合后，充入氮气，然后用橡胶塞密封，并将蓝盖瓶固定在摇床中，摇床温度恒定在40±2°C之间。每天定时用pH计测定pH，当pH低于
5.5时，停止酸化。
[0038](3)半连续式甲烷化启动。利用CSTR反应器作为厌氧反应装置，反应体积8L。首先向反应器中加入120g TS厌氧污泥，然后加入预处理后的玉米秸杆520g TS，再加入自来水至反应装置总体积的80 %，充入氮气，反应器温度设定在在35 ± 2 °C之间。同时以未处理的玉米秸杆作为对照。待反应器内pH达到7时，表明甲烷化启动完成。
[0039](4)半连续式甲烷化运行。待预处理组甲烷相和未处理组甲烷相启动完成后，以预处理组批式酸化的出料作为预处理组的甲烷相的原料，同时以未处理组批式酸化的出料作为未处理组的甲烷相的原料。每天上午8点进料、出料一次，均为200mL，HRT为40天。每天定时测定并记录甲烷含量和日产气量，同时测定出料TS浓度。
[0040]上述实施例效果为:半连续式厌氧反应结束时，与未预处理组相比，预处理组的容积产气率提高了 71%，达到0.77 ;甲烷含量提高了 59%，达到61% ;玉米秸杆TS去除率提高了 59%，达到65%。
【主权项】
1.甲烷化出料酸化预处理玉米秸杆提高厌氧消化产气性能的方法，其特征在于:选用经过自然风干且没有霉变的玉米秸杆，用粉碎机粉碎至20目以下，预处理试剂为水，其添加量为玉米秸杆干重的六倍；均匀混合后置于40±2°C环境中密封保存，预处理时间为I天； 预处理后酸化，酸化需要接种物，接种物为半连续式甲烷相出料，其干物质质量百分比浓度为55% ;向预处理后的玉米秸杆相对于52g TS中加入100mL-700mL的半连续式甲烷相出料，再加入自来水至反应容器总体积的80%，均匀混合后，充入氮气，然后用橡胶塞密封，并将蓝盖瓶固定在摇床中，摇床温度恒定在40±2°C之间；每天定时用pH计测定pH，当pH低于5.5时，停止酸化； 半连续式甲烷化启动；利用CSTR反应器作为厌氧反应装置，反应体积8L ;首先向反应器中加入120g TS厌氧污泥，然后加入预处理后的玉米秸杆520g TS，再加入自来水至反应装置总体积的80%，充入氮气，反应器温度设定在在35±2°C之间；同时以未处理的玉米秸杆作为对照；待反应器内PH达到7时，半连续式表明甲烷化启动完成； 半连续式甲烷化启动完成后，以酸化的出料作为原料，每天定时进料、出料一次，进料和出料体积相等，HRT为40天，所述出料称之为半连续式甲烷相出料。
【专利摘要】甲烷化出料酸化预处理玉米秸秆提高厌氧消化产气性能的方法属于玉米秸秆高效资源化利用领域。选用水预处理后酸化，酸化需要接种物，接种物为半连续式甲烷相出料，再加入自来水至反应容器总体积的80％，均匀混合后，充入氮气，然后用橡胶塞密封，并将蓝盖瓶固定在摇床中，摇床温度恒定在40±2℃之间；每天定时用pH计测定pH，当pH低于5.5时，停止酸化；甲烷化启动完成后，以酸化的出料作为原料，每天定时进料、出料一次，进料和出料体积相等，HRT为40天。厌氧发酵出料被用于酸化，进行二次发酵，出料中的微生物菌群对玉米秸秆进行快速酸化，缩短酸化时间；二次酸化后的物料进行甲烷化时，其中的微生物菌群源于厌氧发酵出料，有助于增强厌氧系统的稳定性。
【IPC分类】C12P5-02
【公开号】CN104561111
【申请号】CN201510012955
【发明人】李秀金, 刘春梅, 袁海荣, 邹德勋, 刘研萍, 朱保宁
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月11日