[发明专利]基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法

说明书

基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法，本发明属于农业废弃物资源化利用领域，它要解决现有寒区厌氧发酵产沼气方法的增温保温效率低，产气效率不高的问题。厌氧发酵产沼气方法：一、厌氧消化反应器由厌氧发酵装置和集气装置组成，厌氧发酵装置外部包覆PVC或者苯板作为保温层；二、在厌氧发酵装置中以粪水为底物，利用老沼液将粪水的TS调整到2.5％～3.5％，添加微量金属元素，厌氧发酵装置保温加热；三、收集步骤二厌氧发酵产生的沼气，完成基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气。本发明通过PVC或者苯板对厌氧发酵装置进行保温，使散热损失导致的温降下降0.5℃/天以下，同时提高了沼气产量。

技术领域

本发明属于农业废弃物资源化利用领域，具体涉及一种寒区厌氧发酵产沼气方法。

背景技术

众所周知，厌氧消化产沼气技术适用于易生物降解的有机物处理，而畜禽粪便、作物秸秆契合了这一物料特性。以黑龙江省为例，利用作物秸秆和畜禽粪便生产沼气，其开发潜力达200亿m³以上，相当于3200万吨标准煤。通过规模化的厌氧消化处理，在将畜禽粪便、作物秸秆减量化避免环境污染的同时还能获得高品位的生物燃气和有机肥料，具有多重效益。首先，厌氧消化可以有效降低畜禽粪便、作物秸秆的排放量，减少占地以及有毒物质对水体和大气的危害。其次沼气可以替代部分化石燃料，对缓解能源紧张与大气污染状况、改善我国的能源结构、保障国家能源安全，具有重大意义。

沼气发酵过程是一个由多种微生物联合，交替作用的复杂生化过程，发酵系统受底物种类、温度、水分、酸碱度以及密闭性等条件的限制。其中，温度是影响沼气发酵的一个重要因素，尤其是在我国北方，沼气工程表现出发酵装置增温保温效率低，产气效率不高，产气时间短等问题，建设运行成本高、经济效益差，严重限制了它的发展。无机营养缺乏对厌氧消化甲烷发酵阶段影响巨大，微量营养元素不仅能为产甲烷菌群生长提供营养元素，提高产甲烷菌群的活性，保证底物最大限度的被分解利用提高产沼气效率，同时还可以提高微生物对毒素及某些抑制因素的耐受能力。

发明内容

本发明的目的是解决现有寒区厌氧发酵产沼气方法的增温保温效率低，产气效率不高的问题，而提供一种基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法。

本发明基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法按照以下步骤实现：

一、厌氧消化反应器由厌氧发酵装置和集气装置组成，厌氧发酵装置外部包覆PVC或者苯板作为保温层，得到保温处理的厌氧消化反应器；

二、在厌氧发酵装置中以粪水为底物，利用老沼液(产甲烷菌群活性较高的厌氧发酵液)将粪水的TS调整到2.5％～3.5％，调节厌氧消化体系的pH为6～8，添加微量金属元素，厌氧发酵装置保温加热，以20～22℃的温度进行厌氧发酵；

三、收集步骤二厌氧发酵产生的沼气，完成基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气；

其中步骤一中的苯板厚度为30～38mm，PVC的厚度为130～165mm；

步骤二厌氧消化体系中Fe²⁺的浓度为4.8～5.2mg/L、Ni²⁺的质量浓度为20～24μg/L、Co²⁺的质量浓度23.0～27.0μg/L。

本发明基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法，具体包括确定寒区最适经济温度、保温技术及调控微量金属元素含量，从而降低沼气工程增温保温成本，提高了沼气产量。

本发明通过PVC或者苯板对厌氧发酵装置进行保温，使散热损失导致的温降下降0.5℃/天以下，在发酵温度为20.6℃下，结合优化的微量金属元素含量，使本发明在经济运行条件下的池容产气率达到0.5m³/m³.d。

附图说明

图1为保温处理的厌氧消化反应器的结构示意图；