[发明专利]一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法

说明书

本发明公开一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法，包括对生物质秸秆进行汽爆预处理工序，汽爆预处理后的生物质与水混合配浆形成酸化反应液，酸化反应液导入酸化反应器，酸化反应器内产生有机酸，然后将有机酸提取至消化反应器进行厌氧消化，产生沼气。设计新颖，采用蒸汽爆破预处理技术，对生物质秸秆进行预处理,且选用纯秸秆适用的厌氧菌，最终获得甲烷含量高、成分单一的清洁沼气，是一种很好的创新方案，很有市场推广前景。

技术领域

本发明涉及沼气能源制备方法，特别是涉及操作方便的一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法。

背景技术

我国作为世界上最大的农业国之一，据国家统计局数据显示，2010年全国产生了约8.27亿吨的农作物秸秆和36亿吨的畜禽粪便，如果将这些农业废弃物通过厌氧发酵的方式转化，可以产生3408亿立方米的生物沼气，足弥补全国农村户用沼气短缺的现状。目前国内外的现有技术主要为粉碎后的秸秆作为部分的原料，与畜禽粪便混合发酵，并通过相对较长的发酵时间(通常为30-90天完全发酵完成)产出沼气。中国专利CN 104878045B公开了一种汽爆秸秆与牛粪两相混合厌氧发酵产沼气的方法，专利CN 1403396A公开了周期刺激秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法，专利CN 101392270A公开了利用稻壳生产天然气的生产工艺。但是通过研究分析发现，均存在以下不足：

1).预处理消耗能量大；2).系统启动周期长；

3).系统运行稳定性差；4).发酵时间长；

5).单相发酵工艺简单，效率较低；两相发酵效率高，但生产工艺复杂；

6).沼气成分复杂，燃烧利用前需进行提纯，增加了使用成本，影响装置的经济性。

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，影响实际中的使用，本发明提出一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法，设计新颖，采用蒸汽爆破预处理技术，对生物质秸秆进行预处理,且选用纯秸秆适用的厌氧菌，最终获得甲烷含量高、成分单一的清洁沼气，已解决现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种纯秸秆两相厌氧发酵产清洁沼气的方法，包括对生物质秸秆进行汽爆预处理工序，汽爆预处理后的生物质与水混合配浆形成酸化反应液，酸化反应液导入酸化反应器，酸化反应器内产生有机酸，然后将有机酸提取至消化反应器进行厌氧消化，产生沼气。

进一步：汽爆预处理的生物质的方法为：将生物质粉碎至1-10cm长，干秸秆的汽爆预处理压力为1.5-2.3MPa，保压时间2-4分钟；青贮或新鲜的秸秆汽爆预处理压力为1.8-2.5MPa，保压时间1-3分钟。

进一步，所述酸化反应液内固体含量为6-12％。

进一步，所述酸化反应器中的水力停留时间为2-6天，酸化反应器产生有机酸的pH≤5，将有机酸提取后，通过连续泵输送至消化反应器，产生甲烷含量为60％-75％的清洁沼气。

进一步，所述有机酸输送至消化反应器进行厌氧消化，厌氧消化反应启动时，在消化反应器中加入反应液质量10-25％的厌氧菌污泥作为接种物，发酵温度控制在33-37℃；消化反应器中的初始反应液C:N比控制在25-30：1。

进一步，消化反应器的清液收集后用水稀释至pH≤7.2，清液收集用于汽爆预处理的生物质配浆。

进一步，整体工艺稳定后，每个酸化周期为2-6天，蒸汽爆破预处理补充到酸化反应器的生物质为20-50gTS/L/d，同时每个周期从酸化反应器底部排出酸化后的所有固体生物质残渣。

进一步，酸化反应器与消化反应器的体积比为0.3-2.5：1。