CN101591677A - 纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沼气发酵方法，特别是一种纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法。该方法是：按常规发酵工艺启动，用菌种优选沼渣对秸秆接种、投料，按水料比9∶1加水，待加入的水料占沼气池总发酵容积10％时停止入料，等待产气；正常产气后，把铡碎的或青储的秸秆按多点进料方式投料，每天只由一个进料口投料，第二天换下一个进料口投料，以此逐天逐口循环投料；沼气池内顶部安装有多个喷头，池底设置泥渣泵，通过输液管道由泥渣泵将沼气池下部的沼液输至喷头，对进入沼气池内浮在沼液上部的发酵原料进行喷淋，使原料酸化中和；每天按当天的进料量，由沼气池下部排出一定量的已发酵完毕的废沼渣。本发明与常规方法发酵相比，产气量可提高30－40％。
Description
技术领域：
本发明涉及沼气发酵方法，特别是一种纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法。
背景技术：
常规沼气厌氧发酵，对发酵原料必须进行堆沤。常规沼气发酵理论认为，发酵原料的C/N比在25∶1时沼气发酵才能顺利进行。秸秆的C/N比为75∶1，用秸秆进行沼气发酵，C/N比太高，这样的发酵原料在不堆沤进如沼气发酵池后，会剧烈产酸而不产气，也不会产生任何降解。因此，在原料进入沼气池前，必须进行堆沤，特别是秸秆，通过堆沤来好氧消耗其中一部分C素，从而降低C/N比值，达到理论发酵的C/N比值，使发酵得以进行。但由于把原料中的单糖、淀粉容易分解产酸，物质消耗掉了，仅剩下分解缓慢、产酸也慢的纤维素、木质素，因而这样的堆沤料产气量要减少30-40％。另外，进入沼气池的发酵料为了充分和沼气池原有的沼渣进行混合达到对其接种的目的，沼气池还须配备搅拌器。由于沼渣的作用力很大，搅拌装置都很笨重，耗用大量钢材，而且腐蚀强烈，搅拌时耗能较大。还有，新料和旧料搅拌混合在一起，在出料时排出的沼渣会含有很多未产完气的新料，即浪费了资源，也达不到排放标准，会造成新的污染。为解决因搅拌带来的上述弊端，只能向发酵原料中添加大量的水，以减小料液的阻力。而水份的大量加入占了发酵容积，使产气量大减，水份的大量加入也会降低发酵温度，必须采取辅助加热装置来维持正常的发酵温度。
发明内容：
本发明旨在解决常规沼气发酵方法要对原料进行堆沤、搅拌、大量加入水分而带来的弊端，而提供一种纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法。
本发明采用的技术方案是：一种纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法，该方法是：
a、沼气池启动：按常规发酵工艺，用菌种优选沼渣对秸秆接种、投料，按水料比9∶1加水，待加入的水料占沼气池总发酵容积10％时停止入料，等待产气；
b、正常产气后，把铡碎的或青储的秸秆按多点进料方式投料：沼气池上部均匀设置有几个进料口，每天只由一个进料口投料，第二天换下一个进料口投料，以此逐天逐口循环投料；
c、喷淋中和：沼气池内顶部安装有多个喷头，池底设置泥渣泵，通过输液管道由泥渣泵将沼气池下部的沼液输至喷头，对进入沼气池内浮在沼液上部的发酵原料进行喷淋，使原料酸化中和；
d、定量出料：每天按当天的进料量，由沼气池下部排出一定量的已发酵完毕的废沼渣。
本发明的发酵原理说明如下：经逐天逐口循环投料进入沼气发酵间最上面的纯秸秆原料，在池内50℃以上发酵温度作用下，会强烈酸化，产生乳酸、乙酸等有机酸，本发明利用喷淋装置将碱性沼液喷淋到已酸化了的发酵原料上，喷淋时，碱性沼液对上层发酵原料产生的有机酸进行了部分中和，并把多余的中和不完的大量有机酸进行溶解，顺喷淋沼液下行进入到产气旺盛的发酵间的中部和下部，这里的发酵菌因为本身的原料养份以分解怠尽，正处于饥饿状态，而上面顺喷淋液下来的有机酸正是维持其生命的食物，就会很快分解成沼气，不会造成中下部的酸化。由于沼气发酵是连续的，每天有新原料进入到沼气池最上层，每天也有一定量的沼渣从沼气池下部排出，发酵原料不断下移，新进入发酵间的原料会慢慢下行进入到发酵间的中间位置，由于其中大量容易分解产酸剧烈的物质产的酸被喷淋沼液带走，原料的性质就象已池外堆沤了一样，不会再有酸化的可能，沼气菌可在其繁殖生长，周而复始，连续发酵，连续产气，连续进料，连续出料。
综上所述，本发明与现有技术相比，其突出特点和效果是：利用简单、低成本的设备投入(喷淋装置)，较低能源的消耗，解决了秸秆原料必须预先堆沤再入沼气池，必须配备大能耗搅拌设备，必须向发酵原料中添加大量水分，必须采取辅助加热装置来维持正常的发酵温度等常规沼气厌氧发酵技术一直不能解决的问题。而且，同样的发酵原料按本发明方法发酵与常规方法发酵相比，产气量可提高30-40％。
具体实施方式：
以下结合实施例详述本发明。
本实施例以一个6千立方米容积的沼气池为例说明本发明纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法。6千立方米沼气池直径20米，高20米，地面以下15米，地面以上5米，在沼气池园柱体最上面沿圆周均匀设置8个进料口，进料口直径30厘米，给料管内设螺旋推进轴，通过螺旋推进轴将发酵原料推进沼气池。
沼气池启动时，按常规发酵工艺进行，即用沼渣对秸秆堆沤接种，然后投入沼气池，按水料比9∶1加水，待加入的水料占沼气池总发酵容积10％(约600立方米)时停止入料，等待产气。
正常产气后，把青储的秸秆按多点进料方式投料：每天只由一个进料口投料，第二天换下一个进料口投料，以此逐天逐口循环投料，每天投料150吨，折成体积约300立方米，用太阳能连续加热，保持发酵温度53℃-56℃。在每天进入300立方米发酵原料，24小时产沼气2400立方米时，新进入的发酵原料需要近一个月的时间，才能从沼气池最上面(在每天上面近料，下面同时出料的前提下)移动到沼气池最下面，变成不产气或产气很少，没有再产气价值的沼渣待放渣时放出。
在沼气池内顶部均匀安装不少于100个喷头，池底设置泥渣泵，通过输液管道由泥渣泵将沼气池下部的沼液输至喷头，对进入沼气池内浮在沼液上部的发酵原料进行喷淋，每天喷淋一次，每次2小时，喷液量控制在20顿左右，喷淋力求均匀，使原料酸化中和。
按上述每天进料量300立方米计算，发酵原料产完气可变成50立方米沼渣。对应上述进料口，在沼气池最底部同样设置8个出料口，每天通过相应出料口排出约50立方米已发酵完毕的废沼渣。
青储的秸秆发酵原料，一般含水分70％以上，经过发酵变成沼渣体积会减小2/3，沼渣含水量达85％。因此，有大量原料中的水分变成游离水分成沼液供喷淋之用，再多余的沼液可以从沼气池中排出另作它用。而加入的发酵原料是风干的秸秆(含水量在15％以下)，在原料发酵变成沼渣后是不会有足够沼液产生的，此时要维持有足够沼液进行喷淋，还须添加一些水分来补充沼液。
Claims (1)
1、一种纯秸秆无堆沤投料沼气发酵方法，其特征在于：
a、沼气池启动：按常规发酵工艺，用菌种优选沼渣对秸秆接种、投料，按水料比9∶1加水，待加入的水料占沼气池总发酵容积10％时停止入料，等待产气；
b、正常产气后，把铡碎的或青储的秸秆按多点进料方式投料：沼气池上部均匀设置有几个进料口，每天只由一个进料口投料，第二天换下一个进料口投料，以此逐天逐口循环投料；
c、喷淋中和：沼气池内顶部安装有多个喷头，池底设置泥渣泵，通过输液管道由泥渣泵将沼气池下部的沼液输至喷头，对进入沼气池内浮在沼液上部的发酵原料进行喷淋，使原料酸化中和；
d、定量出料：每天按当天的进料量，由沼气池下部排出一定量的已发酵完毕的废沼渣。
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