一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法技术

本发明专利技术公开了一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，在传统工艺的基础上，将秸秆和污泥按照1：（2‑5）的比例进行混合，然后在驯化瘤胃微生物阶段不但使用了瘤胃微生物，同时还加入了暗细菌和纤维素酶，加快秸秆的降解速度，从而加快了整个反应过程中秸秆的添加速度和处理速度，加快了制取氢气的效率，尤其是降解效率达到85％以上，制取结束以后，污泥富含植物可吸收的有机质，可以作为良好的肥料。

Method for preparing hydrogen by comprehensively utilizing straw and silt

The invention discloses a method for the comprehensive utilization of straw and mud hydrogen preparation, on the basis of traditional technology, the straw and sludge in 1: (2 5) mixed, and then in the domestication of rumen microbial stage not only use the rumen microorganisms, while also adding dark bacteria and cellulase degradation the speed of straw, thereby speeding up the straw in the whole process of adding speed and processing speed, speed up the efficiency of hydrogen production, especially the degradation efficiency reached above 85%, prepared after the organic sludge rich in plants can absorb, can be used as a good fertilizer.

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法
本专利技术涉及生物制氢
，尤其涉及一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法。
技术介绍
我国每年产生大量的植物质及其废弃物，其中农作物秸秆年产量就在6亿吨以上，约折合3亿吨标准煤，这是一个巨大的能源储备。每年农村在收获季节都大量焚烧秸秆，既浪费了宝贵而有限的资源，又严重污染了环境。加强废弃资源回收利用和环境保护，有利于促进生态平衡，也是我国经济可持续发展的需要。因此，对植物质废弃物的资源化利用技术的开发具有十分重要的意义。氢气作为一种重要的化工原料，在石油化工、电子工业和中小电厂等许多领域都有广泛的应用。氢气也是一种重要的清洁能源，在航空航天工业中是一种重要的燃料。氢气是能实现污染零排放的清洁能源，因此在未来的电动汽车、公共交通工具和氢能发电中将具有重要的用途。氢气的燃烧值高，是汽油的3倍，酒精的3.9倍；清洁无污染，燃烧过程中只产生水，不产生温室气体二氧化碳和其它对人体有害的物质。现有技术中，氢气的制备包括物理化学方法和生物技术方法两大类。物理化学方法制备氢气技术成熟，是现行主要的氢气制备方法，但其能耗高，成本昂贵。与物理化学方法相比，生物方法制取氢气具有高效、节能、经济等诸多优点而倍受世界各国和众多国际组织的高度重视。中国专利技术专利CN200410065683.5公开了一种高效利用植物质废弃物制备氢气的方法，该方法利用瘤胃微生物对植物质废弃物进行降解，虽然成本低，效果好，但是耗时过长，为了缩短反应时间，有必要对其做进一步研究。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法。一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，具体步骤如下：A、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒，将秸秆颗粒与淤泥以质量比1：（2-5）的比例进行混合，得到底物；B、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；C、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，pH为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，底物经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/L；当反应区内微生物浓度达到2.0g/L以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；D、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据底物添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的秸秆浓度，底物的添加速率变动范围为80-120g/L/d，水力停留时间为6-10小时，底物停留时间为16-24小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区pH范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。优选的，所述的步骤A中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm。优选的，所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/L/d，水力停留时间8-12小时，pH为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时。优选的，所述的步骤B中，暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%。优选的，所述的步骤D中处理结束后的底物为富含有机质的淤泥，非常有利于植物的吸收，可以用于植物肥料。本方案相比于传统方案的有益之处在于：本专利技术在传统工艺的基础上，将秸秆和污泥按照1：（2-5）的比例进行混合，然后在驯化瘤胃微生物阶段不但使用了瘤胃微生物，同时还加入了暗细菌和纤维素酶，加快秸秆的降解速度，从而加快了整个反应过程中秸秆的添加速度和处理速度，加快了制取氢气的效率，尤其是降解效率达到85％以上，制取结束以后，污泥富含植物可吸收的有机质，可以作为良好的肥料。具体实施方式实施例1：一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，具体步骤如下：A、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；所述的步骤A中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm；B、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%；所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/L/d，水力停留时间8-12小时，pH为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时；C、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，pH为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，底物经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/L；当反应区内微生物浓度达到2.0g/L以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；D、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据底物添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的底物浓度，底物的添加速率变动范围为80-120g/L/d，水力停留时间为6-10小时，底物停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区pH范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。步骤D中处理结束后的底物可以用于植物肥料。实施例2一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，具体步骤如下：A、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒；所述的步骤A中，所述的秸秆颗粒的粒径为1-3mm；B、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；暗细菌的接种量为3-5%，纤维素酶的加入量为秸秆质量的0.002-0.005%；所述的瘤胃微生物驯化的条件是：秸秆添加速率为20-40g/L/d，水力停留时间8-12小时，pH为5.0-5.5，温度为45-50℃，搅拌速率120-150转/分钟，秸秆在反应器内的停留时间8-12小时；C、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，pH为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，底物经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/L；当反应区内微生物浓度达到2.0g/L以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；D、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据底物添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的底物浓度，底物的添加速率变动范围为80-120g/L/d，水力停留时间为6-10小时，底物停留时间为8-12小时，搅拌速率维持在150-200转/分钟，反应区pH范围为5.0-5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10-30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。步骤D中处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，其特征在于，具体步骤如下：A、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒，将秸秆颗粒与淤泥以质量比1：（2‑5）的比例进行混合，得到底物；B、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6‑10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；C、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5‑10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50‑60℃，pH为5.0‑5.5，搅拌速率为180‑200转/分钟，底物经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100‑120g/L；当反应区内微生物浓度达到2.0g/L以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；D、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据底物添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的底物浓度，底物的添加速率变动范围为80‑120g/L/d，水力停留时间为6‑10小时，底物停留时间为8‑12小时，搅拌速率维持在150‑200转/分钟，反应区pH范围为5.0‑5.5；收集产生的含氢气气体，该气体中氢气含量达到10‑30％，经过简单纯化处理得到纯氢气。...

【技术特征摘要】
1.一种综合利用秸秆和淤泥制备氢气的方法，其特征在于，具体步骤如下：A、破碎植物质：将农作物秸秆粉碎，得到秸秆颗粒，将秸秆颗粒与淤泥以质量比1：（2-5）的比例进行混合，得到底物；B、驯化瘤胃微生物：从反刍动物瘤胃内取出瘤胃微生物接种到发酵罐中进行驯化，接种量为发酵罐反应体积的6-10％，该发酵罐中盛有秸秆颗粒和矿物质缓冲液，并加入暗细菌和纤维素酶；C、启动厌氧消化反应器：将驯化后的瘤胃微生物接种到厌氧消化反应器，通入5-10倍于反应器体积的惰性气体去除残余的氧气，维持反应区温度50-60℃，pH为5.0-5.5，搅拌速率为180-200转/分钟，底物经佩芬缓冲液稀释后的浓度为100-120g/L；当反应区内微生物浓度达到2.0g/L以上并保持稳定运行2周，则厌氧消化反应器启动完成；D、植物质的水解酸化并收集含氢气气体：达到稳定状态的厌氧消化反应器，根据底物添加速率的不同相应调整缓冲液稀释的底物浓度，底物的添加速率变动范围为80-120g/L/d，水力停留时...

【专利技术属性】
技术研发人员：应沛亮，
申请(专利权)人：长兴微羽智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33