户用纯秸秆沼气发酵工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种户用纯秸杆沼气发酵工艺，属于对户用沼气技术的改进。
【背景技术】
[0002]据申请人所知，由于秸杆的C/N比偏高，氮源不足，大部分以秸杆为原料的沼气池中都需投加畜禽粪便或氮肥等外加氮源，以保证发酵的顺利进行。然而现有技术存在以下不利之处:(1)秸杆含有大量的纤维素、半纤维素和木质素，并相互交织在一起，表面还包裹了一层蜡质，起支撑、保护及避免微生物侵袭的作用，这会使秸杆的降解极其缓慢，导致利用秸杆生产沼气存在启动慢、产气率低、反应过程不稳定、结壳严重等问题。(2)随着农村生活方式的改变，畜禽养殖主要以规模化和集约化的形式发展，使得户用沼气池渐渐失去畜禽粪便的原料保障，不能很好的发挥作用。
[0003]经检索发现，申请号200910157532.5授权公告号CN101591677B的中国发明专利公开了纯秸杆无堆怄投料沼气发酵方法，该专利技术方案针对大型沼气池(如6000立方米)，需要沼气池具有多点进料和多点出料功能，并具有内置循环泥渣泵、输液管道和多喷头，然而规模仅有6 - 10立方米的户用沼气池根本不具备这些功能和部件，无法直接适用该技术方案；同时，该专利中并未记载应如何改动工艺使之适用于户用沼气池。
[0004]申请号200910014625.2公开号CN101497893A的中国发明专利申请公开了基于复合菌种降解的纯秸杆发酵制取沼气工艺，采用好氧复合菌种进行预处理使秸杆降解，所需时间为5天，且需要内置涡型叶片搅拌器。然而，该专利申请中，(I)预处理所需时间仍然较长，不利于通过减少物料损失来增加产气量；(2)预处理采用的好氧复合菌种在后续厌氧发酵过程中很难继续存活，从而无法继续发挥作用，这不免有浪费之嫌；(3)实际是针对含有搅拌装置的大中型沼气池，无法直接适用于不含搅拌装置的户用沼气池，同时并未记载应如何改动工艺使之适用于户用沼气池。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题，提供一种户用纯秸杆沼气发酵工艺，可在户用沼气池实现以纯秸杆产生沼气。
[0006]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0007]户用纯秸杆沼气发酵工艺，其特征是，包括以下步骤:
[0008]第一步、准备物料:
[0009]S1.将户用沼气池预设料液总重量的7 - 9%作为秸杆总重量，并按该秸杆总重量取稻杆备用；
[0010]S2.将稻杆总重量的0.1 — 0.3%作为腐熟剂重量，并按该腐熟剂重量取稻杆腐熟剂备用；
[0011]S3.将稻杆总重量的120 — 150%作为预处理液重量，并按该预处理液重量取正常运行的沼气池的沼液作为预处理液并备用；
[0012]S4.将户用沼气池预设料液总重量的40 - 50%作为接种物重量，并按该接种物重量取正常运行的沼气池的沼液沼渣混合物作为接种物备用；
[0013]第二步、投料并开始发酵产沼气:
[0014]Tl.将SI所得秸杆进行粉碎，粉碎粒度控制在6mm以下；
[0015]T2.向T2所得秸杆碎料中加入S2所得秸杆腐熟剂、并加入S3所得预处理液，搅拌混匀；将所得混合物料置兼氧或厌氧环境下进行生物预处理，预处理时间为2 — 3天；
[0016]T3.将T2所得物料和S4所得接种物投入空的户用沼气池，并加水至户用沼气池的预定刻度线，封池开始发酵；当户用沼气池产出能在灶具点燃的沼气时，则户用沼气池进入正常使用状态；
[0017]T4.通过户用沼气池的进料口或出料口对池内物料进行搅拌，每7 - 10天搅拌一次；
[0018]第三步、当户用沼气池处于正常使用状态的时间到达预定期限时，判断是进行换料还是终止发酵产气，若为进行换料，则先将户用沼气池抽空再转至第一步；若为终止发酵产气则工艺终止。
[0019]申请人针对户用沼气池进行了深入地实践研宄，并最终得出以下工艺关键因素:投入的秸杆总重量，发酵前秸杆的生物预处理步骤及其采用的腐熟剂重量和预处理液重量，投入的接种物以及接种物重量。将以上关键因素按前述工艺进行限定，并结合该工艺的其余技术特征，即能实现户用沼气池的纯秸杆沼气发酵，不必依赖畜禽粪便为原料，并解决纯秸杆发酵困难、产气不稳定的问题。此外，该工艺的生物预处理时间较短，有利于减少物料的损失，从而增加产气量；生物预处理时投入沼液，可调节C/N比，并促进发酵微生物生长繁殖，同时这样即无需添加氮源物质，减少在生物预处理过程中秸杆原料的损失；生物预处理引入的微生物在发酵阶段仍能发挥作用；换料时抽出的沼液沼渣，可循环利用至下一发酵周期，多余部分可用来作为沼肥。
[0020]本发明工艺进一步完善的技术方案如下:
[0021]优选地，秸杆总重量为户用沼气池预设料液总重量的8%，腐熟剂重量为秸杆总重量的0.2%。
[0022]优选地，Tl中，在粉碎前，先将秸杆晾晒至干燥。
[0023]优选地，T2中，生物预处理时，将所得混合物料收堆并以塑料薄膜覆盖。
[0024]优选地，T3中，自封池开始发酵至户用沼气池进入正常使用状态的过程包括:
[0025]L1.保持沼气池密闭，当沼气压力达到4 一 6千帕时，将沼气池内的气体排空；
[0026]L2.再次使沼气池密闭，使沼气压力持续升高；
[0027]L3.当沼气压力达到灶具点火要求时，在经输气管与沼气池连通的灶具上进行点火，若能点燃则表明户用沼气池进入正常使用状态；若不能点燃则排空沼气池内气体并转至L2。
[0028]优选地，T4中，搅拌时，将搅拌用工具从户用沼气池的进料口或出料口伸入池内进行手动搅拌，或者从出料口抽出料液并打入进料口进行搅拌。
[0029]更优选地，T4中，每7天搅拌一次。
[0030]优选地，第三步中，预定期限为一个月。
[0031]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0032](I)本发明工艺专门为户用沼气池量身打造，仅需采用纯秸杆、秸杆腐熟剂、以及源自正常运行沼气池的沼液沼渣，即可在户用沼气池内实现纯秸杆沼气发酵，并稳定产出沼气，不必依赖畜禽粪便为原料，解决了户用沼气池的原料问题；无需其它额外的物料，也无需额外采用其它设备，最大限度保持低成本运行，且无化学污染。
[0033](2)本发明工艺在常温下从开始生物预处理到户用沼气池进入正常使用状态，一共只需4 - 6天时间，同时保证沼气的产量和质量均可满足用户的需求，非常高效。
[0034](3)本发明工艺的生物预处理时间较短，有利于减少物料的损失，从而增加产气量；生物预处理时投入沼液，可调节C/N比，并促进发酵微生物生长繁殖，同时这样即无需添加氮源物质，减少在生物预处理过程中秸杆原料的损失；生物预处理引入的微生物在发酵阶段仍能发挥作用；换料时抽出的沼液沼渣，可循环利用至下一发酵周期，多余部分可用来作为沼肥。
[0035](4)本发明工艺可扩大户用沼气池在农村地区的应用，将秸杆转化为生物质能源的同时减少了秸杆焚烧对大气环境的污染。
【附图说明】
[0036]图1为本发明实施例的运行过程示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
[0038]实施例
[0039]本实施例的户用纯秸杆沼气发酵工艺包括以下步骤:
[0040]第一步、准备物料:
[0041]S1.将户用沼气池预设料液总重量的7 - 9% (优选8% )作为秸杆总重量，并按该秸杆总重量取秸杆备用；
[0042]S2.将秸杆总重量的0.1 — 0.3% (优选0.2% )作为腐熟剂重量，并按该腐熟剂重量取稻杆腐熟剂备用；
[0043]S3.将稻杆总重量的120 — 150%作为预处理液重量，并按该预处理液重量取正常运行的沼气池的沼液作为预处理液并备用；
[0044]S4.将户用沼气池预设料液总重量的40 - 50%作为接种物重量，并按该接种物重量取正常运行的沼气池的沼液沼渣混合物作为接种物备用；
[0045]第二步、投料并开始发酵产沼气:
[0046]Tl.将SI所得秸杆晾晒至干燥然后进行粉碎，粉碎粒度控制在6mm以下；
[0047]T2.向T2所得秸杆碎料中加入S2所得秸杆腐熟剂、并加入S3所得预处理液，搅拌混匀；将所得混合物料收堆并以塑料薄膜覆盖，使之处于兼氧或厌氧环境下进行生物预处理，预处理时间为2 — 3天；
[0048]T3.将T2所得物料和S4所得接种物投入空的户用沼气池，并加水至户用沼气池的预定刻度线，封池开始发酵；当户用沼气池产出能在灶具点燃的沼气时，则户用沼气池进入正常使用状态；
[0049]具体而言，自封池开始发酵至户用沼气池进入正常使用状态的过程包括:
[0050]L1.保持沼气池密闭，当沼气压力达到4 一 6千帕时，将沼气池内的气体排空；L2.再次使沼气池密闭，使沼气压力持续升高；L3.当沼气压力达到灶具点火要求时，在经输气管与沼气池连通的灶具上进行点火，若能点燃则表明户用沼气池进入正常使用状态；若不能点燃则排空沼气池内气体并转至L2。
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