[发明专利]一种基于丙三醇预发酵的秸秆厌氧消化产甲烷方法

权利要求书

1.一种基于丙三醇预发酵的秸秆厌氧消化产甲烷的装置，其特征在于：酵母发酵罐(8)设有保温层ⅰ(7)，其顶部设有搅拌器ⅰ(9)和排气口，排气口由排气管ⅲ(10)和排气阀ⅲ(11)构成，搅拌器ⅰ(9)的主轴穿过顶盖贯穿整个酵母发酵罐(8)；进料泵ⅰ(4)的一端经管ⅰ(3)阀门ⅰ(2)与进料池(1)相连，另一端经管ⅱ(5)阀门ⅱ(6)与酵母发酵罐(38)的下部连接；进料泵ⅱ(25)的一端经管ⅸ(23)与酵母活化池(24)相连，另一端经管ⅹ(27)阀门ⅷ(26)与酵母发酵罐(8)的底部相连；酵母发酵罐(8)底部设有排料口，排料口由管ⅳ(13)和阀门ⅳ(12)构成；产甲烷罐(32)与酵母发酵罐(8)中间设有调节池(28)；产甲烷罐(32)设有保温层ⅱ(14)，其顶部设有搅拌器ⅱ(15)和排气口，排气口由排气管ⅴ(16)和排气阀ⅴ(17)构成，搅拌器ⅱ(15)的主轴穿过顶盖贯穿整个产甲烷罐(32)；进料泵(29)的一端经管ⅷ(20)与调节池(28)相连，另一端经管ⅶ(21)阀门ⅶ(22)与产甲烷罐(32)的下部连接；污泥回流泵ⅳ(33)一端由管ⅹⅰ(30)和阀门ⅸ(31)与产甲烷罐(32)底部相连，另一端由管xii(38)和阀门ⅹ(34)与排料池(35)底部相连；产甲烷罐(32)底部设有排料口，排料口由管ⅵ(19)和阀门ⅵ(18)构成；排料池(35)设有排渣口，排渣口由管ⅹⅲ(37)和阀门ⅹⅰ(36)构成。

2.一种使用权利要求1所述装置的丙三醇预发酵的秸秆厌氧消化产甲烷的方法，包括下述工序：

1)通过粉碎机将秸秆原料粉碎成目数为120-150目的秸秆颗粒物；

2)将秸秆颗粒浸泡在质量浓度为5-10％的NaOH溶液中，浸泡时间为10-20h；

3)采用纯度≥95％的工业级浓HCI溶液与水混合，配制成浓度为2-5mol/L的HCI溶液，并加入到2)中碱性秸秆混合液中，使其pH值为4.5-5.5；

4)向3)中秸秆混合液中加入4-6mmol/L纤维素水解酶，并采用恒温水浴对其进行处理，恒温水浴的温度维持在40-60℃，热预处理时间为1-3h；

5)将4)中秸秆混合液转移至进料池(1)，投加NaOH固体，使其pH值为7.8-8.0，作为酵母发酵罐(8)的进料；

6)将干净的水按照1g酵母10g水的比例投加到酵母活化池中，静置10-20min；静置后轻轻搅拌使所有酵母完全浸没在水中，再次静置4-6min；静置后，每五分钟向酵母浆中加入少量的冷麦汁，轻轻搅拌，直至调整至酵母浆与冷麦浆的温差在10℃以内，活化后的酵母储存在酵母活化池(24)中，作为酵母发酵罐(8)的引种微生物；

7)酵母发酵罐(8)和产甲烷罐(32)分别由水浴保护层ⅰ(7)和水浴保护层ⅱ(14)进行水浴保护，其中酵母发酵罐(8)的水浴温度为28-30℃，产甲烷罐(32)的水浴温度为36-38℃；

8)酵母发酵罐(8)固体停留时间(SRT)控制在3-5天，产甲烷罐(32)SRT控制在30-60天；

9)打开阀门ⅰ(2)阀门ⅱ(6)根据酵母发酵罐(8)的固体停留时间，进料池(1)中的秸秆混合液通过管ⅰ(3)进入泵ⅰ(1)，最后通过管ⅱ(5)输送进入酵母发酵罐(8)；

10)打开阀门ⅷ(26)，活化后的酵母混合液通过管ⅸ(23)泵ⅱ(25)管ⅹ(27)进到酵母发酵罐(8)；

11)关闭阀门ⅱ(6)阀门ⅷ(26)，打开搅拌器ⅰ(9)，控制其转速为50-100rpm，使秸秆混合液与活化后的酵母溶液混合均匀；

12)打开阀门ⅲ(11)，使酵母发酵罐(8)内产生的气体通过管ⅲ(10)排出；

13)根据酵母发酵罐的固体停留时间，打开阀门ⅳ(12)，发酵后的混合物通过管ⅳ(13)进入调节池(28)；

14)采用完全混合式厌氧消化器作为本工艺的产甲烷罐(32)，产甲烷罐(32)以污泥作为引种微生物来源，其中泥浓度为10-30g/L，控制产甲烷罐(32)内pH为6.8-7.2；

15)打开阀门ⅶ(22)泵ⅲ(29)，调节池(28)中的发酵混合液通过管ⅷ(20)管ⅶ(21)从底部进入到产甲烷罐(32)中；

16)关闭阀门ⅶ(22)，打开搅拌器ⅱ(15)，控制其转速为50-100rpm，使发酵后的混合液与污泥混合均匀；

17)打开阀门ⅴ(17)，产甲烷罐产生的气体通过管ⅴ(16)排出；

18)根据产甲烷罐(32)的固体停留时间，打开阀门ⅵ(18)，发酵后的混合物通过管ⅵ(19)进入排料池(35)；

19)关闭阀门ⅵ(18)，打开阀门ⅹ(34)污泥回流泵ⅳ(33)阀门ⅸ(31)，部分污泥以及未完全反应的发酵物通过管xii(38)管ⅹⅰ(30)回流到产甲烷罐(32)中；

20)关闭阀门ⅹ(34)，打开阀门ⅹⅰ(36ⅹⅲ(36)，消化后的沼渣通过管ⅹⅲ(37)排出。