。
[0058]沼气发酵装置容积扩大10倍，补加原料处理容积扩大5倍，同时提高补料物料浓度50%，沼气发酵装置经单批发酵与补料半连续发酵效果如附图3所示。数据分析结果显示:
(I)在本实施例测定中单批发酵阶段共25天，其间共产沼气36.9 L，平均容积产气率约
0.15(V/V.d)，与实施例一数据相当。
[0059](2)沼气发酵装置持续进入低产气阶段后开始进行半连续料料发酵操作，补料发酵共20天，其中容积产气率在0.1(V/V.d)以上15天。15天内共产沼气35.7 L，平均容产气率0.23(V/V.d)。按两个阶段的物料量比折算，半连续发酵阶段产气率是单批发酵阶段的1.29 倍。
[0060]实施例四:青黄贮秸杆应用及半连续补料发酵工艺
按实施例一、二中所述的方法进行沼气发酵物料配制、发酵物料预处理、单批发酵及半连续补料发酵，所不同的有两点:
其一，物料配制中秸杆物料更换为利用青贮技术保藏处理过的玉米秸杆原料，并将其进行揉碎处理，达到摇荡或10rpm搅拌下物理可悬浮；
其二，在实施例一、二，发酵物料预处理中先处理粪源料物料4天，后再加入秸杆类物料，继续处理I天。操作其余方面与实施例一、二相同。
[0061]利用青黄贮保藏处理后的秸杆作为沼气发酵原料，发酵特性测试发酵结果如附图4所示。分析附图4及发酵装置产气量测定结果显示:
(I)从发酵开始至发酵产气量连续低于0.1 (V/V.d)总计30天;30天内总产气量为8.9L，平均容积产气率达0.29(V/V.d)o
[0062](2)沼气厌氧发酵前14天为单批发酵过程阶段，期间共产生沼气3.31 L，平均容积产气率为0.24(V/V.d);后16天为补料半连续发酵阶段，期间产气量5.59 L，平均容积产气率0.34(V/V.d);后期半连续补料发酵阶段装置发酵产气效率明显高于单批发酵产气阶段。
[0063]通过此实施例也说明本发明提供的物料处理技术及在半连续补料发酵工艺的上应用可适用于青黄贮保藏处理后的秸杆类原料。
[0064]实施例五:秸杆与青黄贮秸杆在半连续补料发酵工艺交替应用按实施例四所述的方法进行沼气发酵物料配制、发酵物料预处理、单批发酵及半连续补料发酵；
同时按实施例一、二半连续补料发酵中所述方法进行补加物料的配制与预处理。
[0065]在半连续补料发酵操作中首先进行秸杆补加物料的补料半连续发酵操作，再进行青黄贮秸杆补加物料的补料半连续发酵操作。厌氧发酵装置连续两次补料半连续发酵操作结果如附图5所示。
[0〇66]数据分析显示:
(I)整个发酵过程50天内总产气量为11.57 L，平均容积产气率为0.23( V/V.d)。
[0067](2)沼气装置厌氧发酵前16天为单批发酵阶段，总产气量为3.3 L，平均容积产气率0.2(V/V.d);第17天至31天为补加玉料秸杆配制的补加物料的半连续发酵阶段，共14天，总产气量为3.12 L，平均容积产气率0.22(V/V.d)，与单批发酵产气阶段水平相当；第32天至第50天为补加青贮玉米秸杆配制的补加物料进行的半连续发酵阶段，共19天，总产气量为5.15 L，平均容积产气率0.27(V/V.d)，是单批发酵产气阶段的1.56倍;连续半连续补料发酵操作沼气发酵装置均保持了较高的产气水平。
[0068]通过本实施例说明本发明提供的物料处理技术及在半连续补料发酵工艺适合于沼气装置连续的半连续补料发酵;并且适合于不同处理的秸杆类原料交替使用。
[0069]实施例六:农田新鲜青杂草物料处理及半连续补料发酵
按实施例四所述的方法进行沼气发酵物料配制、发酵物料预处理、单批发酵及半连续补料发酵;其中半连续补料发酵中补加物料为农田新鲜杂草，杂草同样经揉碎处理，达到摇荡或搅拌条件下物理可悬浮;补加物料配制两种，其一为单一杂草原料，用量为12%;其二为牛粪-杂草混合物，配比6%牛粪、9%杂草;两者均经过如实施例一、二所述的物料预处理方法处理5天使用。
[0070]本实施例中的厌氧单批发酵阶段、两种补加物料的半连续补料发酵结果如附图6所示。此实施例结果显示。
[0071](I)本实施例中，沼气发酵装置经厌氧沼气发酵的单批发酵阶段、第一次补料与第二次补料操作下的半连续补料发酵，整个检测发酵周期35天，总产气量10.5 L，平均容积产气率0.3(V/V.d)o
[0072](2)本实施例中，厌氧单批沼气发酵阶段共计13天，产气量2.95L，平均容积产气率为0.23(V/V.d);第一次以单一青草为补加物料的半连续发酵阶段共计10天，总产气量为3.37 L，平均容积产气率为0.34(V/V.d);第二次以粪便-青草为补加物料的半连续发酵阶段共计12天，总产气量为3.35 L，平均容积产气率为0.35(V/V.d)。
[0073]通过本实施例说明本发明提供的物料处理技术及在半连续补料发酵工艺同样适合于普通的杂草作为沼气发酵原料；同时本实施例中第一次与第二次半连续补料发酵阶段物料配制与浓度均有差异，也说明本发明提供的技术方法可通过调节补加物料浓度的方式调控装置产气率。
[0074]上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种采用沼液回用有氧/厌氧耦联半连续补料沼气发酵方法，其特征在于，具体方法为: (1)秸杆的预处理:秸杆进行揉碎处理，破碎秸杆达到进行摇荡或10rpm搅拌下呈现物理可悬浮状态； (2)发酵物料配制与处理:按粪便与步骤(I)制备的秸杆固形物总量12%配制发酵物料，液相为回流沼液;配制好的物料进行有氧、厌氧交替联合预处理； (3)沼气厌氧发酵:将步骤(2)制备的沼气发酵物料在发酵装置中进行厌氧发酵，发酵温度为30?45°C，产生沼气； (4)补加物料的配制与预处理:按步骤(2)所述方法进行补加物料的配制与预处理;根据发酵需求，制备获得的补加物料的浓度为可发酵物料浓度的1-1.5倍； (5)检测:检测沼气厌氧发酵每日容积产气率，设定沼气发酵装置最低产气标准，当沼气装置产气率下降至最低产气率标准时进行半连续补料发酵； (6)半连续补料发酵:步骤(4)制备的补加物料在使用前6小时停止通气、搅拌，并将其升温至28-30°C;按先出料、后进料、进出物料等体积原则进行补料操作，且每日物料更换量为沼气发酵装置装料量的10-15%，沼气装置排出的物料与未使用的补加物料相混均，继续进行有氧、厌氧耦联交替联合预处理，循环使用，直到半连续补料发酵产气率降到沼气发酵装置最低产气标准更新补加物料，继续半连续补料发酵； (7)沼液回流:将步骤(6)所更换的补加物料进行固液分离，所得沼液回流至步骤(2)进行补加物料的配制与预处理。2.如权利要求1所述的采用沼液回用有氧/厌氧耦联半连续补料沼气发酵方法，其特征在于，所述的有氧、厌氧交替联合预处理为:物料在温度为22°C、通气量为0.1V/V.min、100rpm搅拌条件下通气20-30 min，停止通气与搅拌，静置4 h;再进行通气、搅拌操作，物料连续循环处理。3.如权利要求1或2任意一项所述的采用沼液回用有氧/厌氧耦联半连续补料沼气发酵方法，可处理用于沼气发酵的农作物秸杆、青草等原料，青贮保藏处理的秸杆、青草等发酵原料，以及秸杆与粪便的混合物，实现多种物料的混合使用。
【专利摘要】本发明公开沼液回用有氧/厌氧耦联半连续补料沼气发酵方法，在沼气装置正常运行的基础上，沼气发酵物料采用沼液回用浸泡，进行有氧/厌氧耦联预处理，预处理后的物料作为沼气发酵的更新物料，进行沼气发酵装置的单批或半连续补料发酵；物料更新过程中采用进出料等量原则，先出料，后进料；在半连续发补料发酵过程中，采用日更新物料方式，沼气装置所排出物料与沼液浸泡，有氧/厌氧耦联预处理未使用的物料相混合，继续进行预处理，循环使用；在沼气发酵装置运行过程中检测每日产气率，根据日产气率变化确定预处理原料是否需要更换，从而达到提高沼气率、延长高效产气周期及沼气装置运行周期的效果，具有广泛的应用性。
【IPC分类】C02F11/04, C12P5/02
【公开号】CN105603001
【申请号】CN201610083152
【发明人】茆军, 王卉, 山其米克
【申请人】新疆农业科学院生物质能源研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年2月5日