本發明專利技術涉及一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣工藝，包括以下步驟：Ａ．將生物質秸稈原料進行物理與生物綜合預處理；Ｂ．將步驟Ａ中綜合預處理的生物質秸稈原料充分降解后的與發酵接種菌種一并投入厭氧發酵反應器中厭氧反應并產生沼氣；Ｃ．將步驟Ｂ產出的沼氣進行脫硫后進入儲氣裝置，然后經輸送管網到達用戶；Ｄ．將步驟Ｂ中厭氧反應完畢的沼渣、沼液排出，經過物理分離后，沼渣做固體有機肥料使用；沼液回流厭氧發酵反應器中二次利用。同時本發明專利技術還公開了一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣的裝置。傳統秸稈預處理時間為１０～１５天，利用本工藝秸稈降解時間僅為５天，而且降解效率為傳統工藝的１．３～１．５倍。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種生物質制取沼氣技術，特別涉及一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制 取沼氣工藝及制氣裝置。
技術介紹
目前我國是世界上最大的農業生產國，每年產生各類作物秸稈6 7億噸，其利用率約為 33%，其中經過技術處理利用的僅占2.6%。大量秸稈未被利用，不但浪費了資源，而且由于 大量秸稈的露天焚燒，導致嚴重的大氣污染、并引發火災和影響高速公路與民航的運行安全。 因此，如何有效的處理和利用秸稈是我國農村面臨的主要資源環境問題之一。另一方面，目前全國已建成戶用沼氣池2000多萬戶，建成畜禽養殖場大中型沼氣工程 2000多處，年產沼氣總量達到70億多立方米。計劃到2010年，我國戶用沼氣總數要達到4000 萬戶，2016年要達到6000萬戶。但是，我國目前沼氣生產的主要原料是畜禽糞便，畜禽糞 便只有在有養殖場的地方才可獲得，并不是所有的地方都有。隨著戶用沼氣的推廣和社會主 義新農村建設的發展，村鎮建設趨于規?；?，我國沼氣生產需要在更大規模和更大范圍內進 行推廣，沼氣生產原料問題就逐步顯雩了出來，并將成為制約我國沼氣大規模推廣應用的"瓶 頸"，因此，迫切需要開發其他的原料來源。秸稈分布在我國廣大的種植區域，呈"面"分 布，來源十分廣泛，數量巨大，可充分利用，不像畜禽糞便那樣受區域限制，是除畜禽糞便 外，最便于利用的大宗沼氣生產原料。2007年，農業部把秸稈沼氣生產技術列為我國農業和 農村"十大節能減排技術"之首。同時由于利用傳統的濕法發酵進行秸稈制沼氣困難較大， 濕法技術的發酵耗材高、處理干物質的成本高等一系列缺點，限制了其適應的范圍和地域。 利用秸稈進行干法發酵制備沼氣進行顯得異常迫切。但是，但是由于秸稈含有大量的纖維素、半纖維素和木質素，并相互交織在一起，表面 還包裹了一層蠟質層，起支撐、保護及避免微生物侵襲的作用，從而使得秸稈生物自然降解 極其緩慢；另外秸稈還具有密度小、體積大，不具有流動性等物料特性，因此傳統的秸稈沼 氣生產技術存在著反應器容積大、產氣率低、易結殼、進出料難等一系列問題。由于秸稈不 同的理化性質和難生物降解特性，從90年代起，歐美等國大量資助了新型的間歇式干法沼氣 發酵技術的研究，并有部分應用，但由于連續性干法沼氣發酵工藝太復雜、成本過高，因此. 未能得到推廣。目前，秸稈尚沒有大規模用于沼氣的生產。研究以秸稈為原料生產沼氣技術 顯得十分必要，它對解決日益嚴重的秸稈污染問題，開發可再生清潔能源具有重要的意義， 并具有更為廣闊的發展前景。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種工藝簡單、成本低、產氣率高、 易操作、設備結構簡單的基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣工藝及制氣裝置。 為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣工藝，包括以下步驟-A. 將生物質秸稈原料進行物理與生物綜合預處理；B. 將步驟A中綜合預處理的生物質秸稈原料充分降解后的與發酵接種菌種一并投入厭 氧發酵反應器中厭氧反應并產生沼氣；C. 將步驟B產出的沼氣進行脫硫后進入儲氣裝置，然后經輸送管網到達用戶；D. 將步驟B中厭氧反應完畢的沼渣、沼液排出，經過物理分離后，沼渣做固體有機肥料 使用；沼液回流厭氧發酵反應器中二次利用。所述步驟A和B中的生物質秸稈原料是玉米秸稈、小麥秸稈和稻草中的一種或多種組合。 所述步驟A中的物理預處理是指將生物質秸稈原料粉碎至絲狀，將粉碎后的生物質秸稈 原料放入預處理池。所述粉碎是指粉碎機采用縱切方式將生物質秸稈原料粉碎至呈絲狀，比頭發絲略粗，此 種粉碎方法最大程度的破壞了秸稈的外殼，更容易進行發酵，而且縱切揉搓相比傳統粉碎工 藝能耗并沒有增加。所述步驟A中的生物預處理是指將事先培養好的好氧復合菌種加入到已放入物理預處理 完的生物質秸稈原料的預處理池，并攪拌均勻。所述好氧復合菌種是指采用白腐菌與酵素菌培養組成的復合菌種，該復合菌種與生物質 秸稈原料均勻混合后，有非常強大的秸稈降解作用。所述步驟A中物理與生物綜合預處理時間為5天。一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣的裝置，其為臥式厭氧發酵反應器，臥式 厭氧發酵反應器內部攪拌裝置為渦型葉片攪拌裝置，渦型葉片攪拌裝置包括三個渦型結構的 葉片，三個渦型結構的葉片固定于厭氧發酵反應器的轉動軸上。所述臥式厭氧發酵反應器的進料端為螺旋結構，出料端采用輸送帶。 本專利技術中的預處理池、儲氣裝置、輸送管網和粉碎機均為現有設備；厭氧發酵反應器除 了前述的結構外，均與現有設備一致；步驟C中的沼氣脫硫、步驟D中的物理分離均為現有 技術；采用白腐菌與酵素菌培養復合菌種為現有技術。綜上所述的現有設備和現有技術在此 不再贅述。本專利技術采用一種利用好氧復合菌種進行純秸稈快速降解的干發酵高效制取沼氣裝置與工 藝技術。本工藝以玉米秸稈、小麥秸稈、稻草為主的生物質作為原料。4首先將原料進行物理與生物綜合預處理；物理預處理將秸稈粉碎至絲狀，最大程度的破壞了秸稈的外殼，將粉碎后的秸稈放入預處理池，然后將事先培養好的好氧復合菌種加入到預處理池并攪拌均勻。5天后，秸稈完成充分降解，將充分降解后的秸稈與發酵接種菌種一并投入厭氧發酵反應器，厭氧反應器呈臥式結構，內部設有渦型葉片攪拌裝置，對混合物進行強力攪拌，保證傳熱傳質效果以及產氣的順暢性。厭氧池可以連續產氣40—60天，產出的沼氣進行簡單脫硫后進入儲氣裝置方便用戶安全使用，排出的沼渣、沼液經過簡單的物理分離后，沼液回流厭氧發酵池二次利用，沼渣呈固態不僅便于運輸，而且是上好的有機肥。專利技術的特點1、 秸稈物理與生物綜合預處理作物秸稈的木質纖維素含量高，不易被厭氧菌消化，并且由于木質素在植物細胞壁中常與纖維素、半纖維素、碳水化合物等成分"包裹"在一起，還會進一步阻礙厭氧菌對半纖維素和纖維素的作用，導致物料的整體消化效率不高、產氣量低，投入產出效益差；秸稈預處理的方法一般分為物理法、生物法、化學法，物理法操作簡單，成本低廉，生物法效果最好最直接。本技術采用物理法與生物法相結合，最大程度的對秸稈進行預處理，提高產氣率與預處理時間。1) 粉碎，改橫切為縱切，秸稈粉碎后呈絲狀。比頭發絲略粗，此種特殊的粉碎方法最大程度的破壞了秸稈的外殼，更容易進行發酵，而且縱切揉搓相比傳統粉碎工藝能耗并沒有增加。2) 加優選的好氧復合菌種進行預處理，短時間內充分降解秸稈選擇性能較好的好氧降解菌種可以使木質纖維素降解率大幅提高，為下一步的秸稈發酵產沼氣打下堅實基礎。本工藝采用白腐菌與酵素菌等集中菌類進行培養，組成復合菌種，改復合菌種與秸稈均勻混合后，有非常強大的秸稈降解作用。傳統秸稈預處理時間為10 15天，本工藝狀態下利用物理方法與優選的好氧菌種共同配合作用，秸稈降解時間僅為5天，而且降解效率為傳統工藝的1. 3 1. 5倍。以玉米秸稈為例，纖維素降解達60 65%，木質素達到15 18%左右。在接種后，原料產氣率〉0.45m3/kg(秸稈)容積產氣率〉0. 7m3/m3. d.2、 反應器的改進——增加了渦型強力攪拌裝置本流程中厭氧發酵反應器采用內部帶有渦型強化攪拌裝置的"臥式"厭氧發酵反應器，有效地克制了入料后易"膨脹"、"上浮"和傳熱性能差等問題，改善了生物反應條件，顯著提高了厭氧消化速率；進、出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于復合菌種降解的純秸稈發酵制取沼氣工藝，其特征在于，包括以下步驟： Ａ．將生物質秸稈原料進行物理與生物綜合預處理；?。拢畬⒉襟EＡ中綜合預處理的生物質秸稈原料充分降解后的與發酵接種菌種一并投入厭氧發酵反應器中厭氧反應并產生沼 氣；?。茫畬⒉襟EＢ產出的沼氣進行脫硫后進入儲氣裝置，然后經輸送管網到達用戶；?。模畬⒉襟EＢ中厭氧反應完畢的沼渣、沼液排出，經過物理分離后，沼渣做固體有機肥料使用；沼液回流厭氧發酵反應器中二次利用。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董玉平，董磊，景元琢，李景東，強寧，閆永秀，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：88[中國|濟南]
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