CN108773991B - 一种提升沼气产气量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提升沼气产气量的方法，包括以下操作步骤：（1）将氯化钐、氯化镝加入至水中，然后继续向其中加入乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，保温处理后，制得乙酰水杨酸稀土；（2）将丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十八烷醇酯、丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，向其中加入N，N‑二甲基丙烯酰胺、引发剂、Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’‑四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，保温处理，制得水凝胶，干燥，制得凝胶粉末；（3）将凝胶粉末和禽畜粪便混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。本发明提供的一种提升沼气产气量的方法，能有效的提升禽畜粪便的利用率，提升禽畜粪便的产沼气量。
Description
技术领域
本发明属于沼气发酵技术领域，具体涉及一种提升沼气产气量的方法。
背景技术
我国畜禽粪便年产量约为17.3亿t，是工业废弃物的2.7倍。因管理不善，每年25%-30%的畜禽粪便随污水流失到水体中，相当于8.7tCOD或6.2tBOD工业污染物的排放量。随着我国新农村建设的推进和养殖业规模的不断扩大，这一数字还将进一步提高。科学合理地处理这些畜禽粪便和污水成为加快城乡一体化和生态文明建设的重要内容。沼气生产是生物质资源深度开发和循环利用的重要途径之一，能够实现畜禽粪便、餐厨垃圾等废弃物无害化处理及多层次的资源化综合利用。沼气技术的核心是厌氧发酵，它可以利用不同的发酵原料如畜禽粪便、餐厨垃圾、污泥废水、能源作物、稻草与秸秆、水生植物、城市有机垃圾等生产沼气。此外，不同的发酵原料生产沼气的潜力也不同，对于每吨发酵底物，生物废弃物比畜禽粪便生产沼气的潜力更大。通过厌氧发酵处理废弃物，既获得了绿色能源，又减少了有机物的污染。但是现有技术中的沼气生产技术，每千克干物质产生的沼气量较低，废物的利用率较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种提升沼气产气量的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种提升沼气产气量的方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将15-18份氯化钐、20-26份氯化镝加入至230-260份水中，然后继续向其中加入44-50份乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，加热至88-92℃后，保温处理3-4小时后，制得乙酰水杨酸稀土；
（2）按重量份计，将34-38份丙烯酸甲酯、13-17份甲基丙烯酸十八烷醇酯、21-25份丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，采用氢氧化钠溶液将其pH调节6.5-7.5，然后缓慢的向其中加入320-350份N，N-二甲基丙烯酰胺、2-4份引发剂、1-2份Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入22-29份乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，加热至37-40℃，保温处理13-15小时后，制得水凝胶，然后采用溶胀收缩法反复漂洗产物3-5次，70℃下真空干燥24-28小时后，粉碎成白色粉末，制得凝胶粉末；
（3）将凝胶粉末和禽畜粪便按照质量比为1:68-72的比例混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。
具体地，上述步骤（2）中，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%。
具体地，上述步骤（2）中，凝胶粉末的平均粒径大小为60-80目。
具体地，上述步骤（3）中，沼气反应器为升流式固体反应器、上流式厌氧污泥床反应器、完全混合厌氧反应器、膨胀颗粒污泥床反应器中的任意一种。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种提升沼气产气量的方法，操作简单，成本低廉，能有效的提升禽畜粪便的利用率，提升禽畜粪便的产沼气量。步骤（1）制得的乙酰水杨酸稀土，能有效的接枝在水凝胶的表面，增强稀土元素与产甲烷菌的作用效果，进而有效的增强了产甲烷菌的活性，增加了禽畜粪便的产沼气量；水凝胶既能起到增加微生物密度的功能，又能有效的吸附沼气中氨氮物质，降低其对微生物的毒害作用，并能提升沼气的安全性；本发明通过将稀土元素接枝在水凝胶表面，增强了水凝胶表面能，进而增强了其吸附性能，有效的提升了水凝胶的作用效果。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些举例性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1
一种提升沼气产气量的方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将15份氯化钐、20份氯化镝加入至230份水中，然后继续向其中加入44份乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，加热至88℃后，保温处理3小时后，制得乙酰水杨酸稀土；
（2）按重量份计，将34份丙烯酸甲酯、13份甲基丙烯酸十八烷醇酯、21份丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，采用氢氧化钠溶液将其pH调节6.5，然后缓慢的向其中加入320份N，N-二甲基丙烯酰胺、2份引发剂、1份Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入22份乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，加热至37℃，保温处理13小时后，制得水凝胶，然后采用溶胀收缩法反复漂洗产物3次，70℃下真空干燥24小时后，粉碎成白色粉末，制得凝胶粉末；
（3）将凝胶粉末和禽畜粪便按照质量比为1:68的比例混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。
具体地，上述步骤（2）中，氢氧化钠溶液的质量分数为10%。
具体地，上述步骤（2）中，凝胶粉末的平均粒径大小为60目。
具体地，上述步骤（3）中，沼气反应器为升流式固体反应器。
实施例2
一种提升沼气产气量的方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将16份氯化钐、24份氯化镝加入至250份水中，然后继续向其中加入46份乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，加热至90℃后，保温处理3.5小时后，制得乙酰水杨酸稀土；
（2）按重量份计，将36份丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酸十八烷醇酯、23份丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，采用氢氧化钠溶液将其pH调节7.0，然后缓慢的向其中加入330份N，N-二甲基丙烯酰胺、3份引发剂、2份Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入24份乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，加热至38℃，保温处理14小时后，制得水凝胶，然后采用溶胀收缩法反复漂洗产物4次，70℃下真空干燥26小时后，粉碎成白色粉末，制得凝胶粉末；
（3）将凝胶粉末和禽畜粪便按照质量比为1:70的比例混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。
具体地，上述步骤（2）中，氢氧化钠溶液的质量分数为13%。
具体地，上述步骤（2）中，凝胶粉末的平均粒径大小为70目。
具体地，上述步骤（3）中，沼气反应器为升流式固体反应器。
实施例3
一种提升沼气产气量的方法，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将18份氯化钐、26份氯化镝加入至260份水中，然后继续向其中加入50份乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，加热至92℃后，保温处理4小时后，制得乙酰水杨酸稀土；
（2）按重量份计，将38份丙烯酸甲酯、17份甲基丙烯酸十八烷醇酯、25份丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，采用氢氧化钠溶液将其pH调节7.5，然后缓慢的向其中加入350份N，N-二甲基丙烯酰胺、4份引发剂、2份Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入29份乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，加热至40℃，保温处理15小时后，制得水凝胶，然后采用溶胀收缩法反复漂洗产物5次，70℃下真空干燥28小时后，粉碎成白色粉末，制得凝胶粉末；
（3）将凝胶粉末和禽畜粪便按照质量比为1:72的比例混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。
具体地，上述步骤（2）中，氢氧化钠溶液的质量分数为15%。
具体地，上述步骤（2）中，凝胶粉末的平均粒径大小为80目。
具体地，上述步骤（3）中，沼气反应器为升流式固体反应器。
对比例1
步骤（2）中不添加乙酰水杨酸稀土，其余操作步骤与实施例1完全相同。
分别用各实施例和对比例的方法对相同成分的禽畜粪便进行产沼气试验，然后测试每千克干物质禽畜粪便的沼气产生量，试验结果如表1所示：
表1 一种提升沼气产气量的方法的效果验证
| 项目 | 沼气产生量，L/kg |
| 实施例1 | 192 |
| 对比例1 | 162 |
| 实施例2 | 198 |
| 实施例3 | 201 |
由表1可知，本实施例的方法，能有效的提升禽畜粪便的沼气产生量。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种提升沼气产气量的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
（1）按重量份计，将15-18份氯化钐、20-26份氯化镝加入至230-260份水中，然后继续向其中加入44-50份乙酰水杨酸钠，混合搅拌均匀后，加热至88-92℃后，保温处理3-4小时后，制得乙酰水杨酸稀土；
（2）按重量份计，将34-38份丙烯酸甲酯、13-17份甲基丙烯酸十八烷醇酯、21-25份丙烯酸甘油醚酯混合均匀后，采用氢氧化钠溶液将其pH调节6.5-7.5，然后缓慢的向其中加入320-350份N，N-二甲基丙烯酰胺、2-4份引发剂、1-2份Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-四甲基乙二胺，混合搅拌均匀后，继续向其中加入22-29份乙酰水杨酸稀土，混合搅拌均匀后，加热至37-40℃，保温处理13-15小时后，制得水凝胶，然后采用溶胀收缩法反复漂洗产物3-5次，70℃下真空干燥24-28小时后，粉碎成白色粉末，制得凝胶粉末；
（3）将凝胶粉末和禽畜粪便按照质量比为1:68-72的比例混合均匀后，加入至沼气反应器中，进行沼气发酵。
2.根据权利要求1所述的一种提升沼气产气量的方法，其特征在于，上述步骤（2）中，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%。
3.根据权利要求1所述的一种提升沼气产气量的方法，其特征在于，上述步骤（2）中，凝胶粉末的平均粒径大小为60-80目。
4.根据权利要求1所述的一种提升沼气产气量的方法，其特征在于，上述步骤（3）中，沼气反应器为升流式固体反应器、上流式厌氧污泥床反应器、完全混合厌氧反应器、膨胀颗粒污泥床反应器中的任意一种。
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