[發明專利]一種木質纖維原料生產沼氣的方法

在審

• 申請號: 202210893310.5
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115011639A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 陳廣銀;常志州;張婉容;趙昌萍;唐雅玲;倪可燁;鄭嘉偉;王恩慧;吳佩
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學;安徽林海生態科創有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種木質纖維原料生產沼氣的方法，將木質纖維原料調濕、切碎，經生物預處理后進行一次厭氧發酵產沼氣，然后將發酵后的固體殘余物脫水、加入堿液，送入搓揉裝置內搓揉處理后與畜禽糞污混勻后泵入厭氧發酵罐內進行二次發酵產沼氣，產生的沼液作為接種物循環利用，沼渣制作有機肥或食用菌基料或制作壓塊燃料，沼氣用于發電或提純后作為生物天然氣，通過本工藝的實施，木質纖維原料累積產氣量較傳統的發酵方式提高70％以上，甲烷體積分數提高5個百分點，容積產氣量大幅提高2倍，大幅提高了工程處理能力和效率，本發明的工藝對原料適應性廣，可操作性強，且處理效果穩定，適合規模化沼氣工程。

技術領域

本發明屬于可再生能源開發利用與環境保護領域，具體一種木質纖維原料生產沼氣的方法。

背景技術

為實現“雙碳”目標，各部門提出了多種技術途徑和政策保障，其中，將有機固體廢棄物通過厭氧消化技術轉化為沼氣，是實現碳減排的重要技術途徑之一，受到世界各國的關注。

在用于沼氣發酵的原料中，高含木質纖維的木質纖維原料具有產量大、分布廣、可再生等特點，是沼氣生產最重要的原料來源之一。高含木質纖維的木質纖維原料因木質素含量高，而木質素在厭氧條件下幾乎不能被厭氧微生物分解破壞，發酵后的沼渣中仍含有較高含量可用于沼氣發酵的纖維素和半纖維等物質，進而造成該類原料直接厭氧發酵的產氣速率相對較低、厭氧生物轉化率偏低、發酵周期較長。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種木質纖維原料生產沼氣的方法，該方法可提高木質纖維原料的產氣率和產氣速率，減少原料成本，經該方法得到的沼液可作為接種物循環利用，沼渣可用于制作有機肥或食用菌基料或制作壓塊燃料，沼氣用于發電或提純后作為生物天然氣，實現資源的綜合利用。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種木質纖維原料生產沼氣的方法，所述生產方法包括以下步驟：

(1)將木質纖維原料調濕、切碎，然后進行生物預處理；

(2)將經步驟(1)處理后的木質纖維原料進行一次厭氧發酵產沼氣；

(3)將經步驟(2)發酵后的木質纖維原料脫水，并向其中加入堿液攪拌均勻后進行搓揉處理；

(4)將步驟(3)獲得的木質纖維發酵物與畜禽糞污混勻，泵入厭氧發酵罐內進行二次發酵產沼氣。

所述木質纖維原料包括稻草、玉米秸、油菜稈、草坪草、互花米草、皇竹草、狼尾草、芒草、麥秸中的任意一種或多種，這些均為木質纖維含量較高的生物質材料。

步驟(1)中，所述生物預處理為對調濕、切碎后的木質纖維原料噴灑畜禽糞水使其含水率在50％-55％，堆成堆進行好氧發酵至堆溫達到50℃，停止發酵進行后續處理。秸稈堆體高度不低于1m，冬季需覆蓋塑料膜。

步驟(2)中，所述一次厭氧發酵啟動時，木質纖維原料的干物質質量濃度為5％～8％，發酵周期為12～18天，發酵溫度為32℃～40℃，發酵工藝可選擇序批式或半連續發酵。

步驟(3)中，一次發酵后的固體殘余物采用螺旋擠壓脫水，脫水后的固體用于后續處理，液體作為接種物回用于一次厭氧發酵，脫水后的固體含水率需低于75％，如果含水率過高，會造成后續加入的堿液被過度稀釋，降低堿處理的效果。

步驟(3)中，所述搓揉處理為送入雙螺桿擠壓搓揉裝置內處理，物料在搓揉裝置內的停留時間不低于5秒，搓揉處理后的液體回用于一次厭氧發酵罐進行沼氣發酵，固體與畜禽糞污混勻后進入二次厭氧發酵裝置進行沼氣發酵。

步驟(3)中，所述堿液為NaOH、KOH和Ca(OH)₂中的任意一種或多種，堿液質量濃度為1％～3％，堿液添加量為所處理木質纖維原料干物質質量的 50％～80％。