氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法技术

本发明专利技术公开了一种氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法，包括（１）化学预处理：将一定浓度的氢氧化钠溶液与粉碎的稻草充分混合均匀，混合后为潮湿状态，然后放于容器中密封保存，最后出料；（２）厌氧消化产生沼气：向厌氧消化装置中投加经预处理的稻草和接种污泥，并加水至合适浓度，调节整个消化系统的碳氮比，调节厌氧消化温度，调整消化液的ｐＨ值，最后卸出沼渣，该方法能明显提高稻草厌氧消化沼气产量，缩短产气周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用稻草进行厌氧消化产生沼气的方法，尤其涉及一种。
技术介绍
我国是世界上最大的农业国家，每年产生各类农作物秸秆总量达7亿吨。除了部分用作饲料、肥料、农村生活用能和造纸原料外，大量秸秆被露天焚烧，导致严重的空气污染和火灾，影响交通运输的安全，同时也浪费了大量的资源。通过厌氧消化技术把秸秆转化为清洁能源——沼气，是解决农业废弃物环境污染和实现资源化利用的一条有效途径。不同于一般的厌氧消化原料如人畜粪便、污泥等，稻草的木质纤维素含量较高，而厌氧微生物对木质纤维素的降解能力又较弱，导致常规厌氧消化过程缓慢、消化效率低、产气量少、投入产出效益差等，从而限制了稻草用于沼气生产的大规模应用。通过对稻草进行预处理，可以提高其厌氧消化性能。目前的预处理方法有物理、生化和化学方法，其目的都是希望通过预处理改变稻草的物理结构或把它降解成简单的成分，以利于随后厌氧菌的消化利用，从而提高沼气产量。物理方法相对简单，但处理效果有限；生物方法效果较为明显，但微生物的培养对设备和技术的要求大多比较高，实验室研究容易，实际应用难度很大；液态化学预处理产气效果较好，但对反应器的设计要求较高，反应液的回用和处置也导致整个工艺成本的提高。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提供了一种通过少量氢氧化钠，在固态条件下，对稻草进行常温化学预处理，以达到明显提高稻草厌氧消化沼气产量，缩短产气周期的，。本专利技术的技术方案是这样实现的一种，包括(1)化学预处理将一定浓度的氢氧化钠溶液与粉碎的稻草充分混合均匀，混合后为潮湿状态，然后放于容器中密封保存，最后出料；(2)厌氧消化产生沼气向厌氧消化装置中投加经预处理的稻草和接种污泥，并加水至合适浓度，其中合适浓度为使厌氧消化液的湿基含水率不小于93％，调节整个消化系统的碳氮比，控制厌氧消化温度，调整消化液的pH值，最后卸出沼渣。其中所述的氢氧化钠的添加量为6％～8％倍于稻草的干重。在容器中密封保存时间为30天。在保存期间，通过强碱的作用，破坏稻草内木质纤维素的结构和改变其化学成分，碱浓度过低，作用不明显；浓度过高，干物质损失大，成本高，且出料呈强碱性，对后续的厌氧消化不利。其中所述的厌氧消化产生沼气过程中的接种物为污水处理厂的厌氧消化污泥。污泥的添加量为加料后整个厌氧消化系统的悬浮固体浓度为MLSS＝15g/L(稻草不计在内)，MLSS表示混合液悬浮固体浓度(Mixed Liquid Suspended Solid)。其中所述的厌氧消化产生沼气过程中向厌氧消化装置中投加稻草的添加量为50～65g干稻草/L。加料量过低，消化过程进行快，但不能充分利用厌氧消化菌的处理能力，产气总量不高；加料量过高，则污泥中厌氧消化菌的含量相对于稻草的含量过低，消化过程缓慢且容易因酸积累而停滞。厌氧消化温度为中温34～37℃，最优为35℃，消化液的pH值保持在6.5～8.5。加料时调节整个系统的碳氮比至20～35∶1，最优为25∶1。整个厌氧消化过程需要45～50天。其中所述的厌氧消化产生沼气过程中使用的厌氧消化装置为隔绝外界空气、带搅拌和恒温装置的反应器，反应器的顶部设置进料口和沼气出口，底部设置搅拌器及沼渣出口。经厌氧消化后留存的沼渣富含有机质及氮、磷、钾等多种元素，是农作物生长的优质肥料，也可作为水产养殖的饲料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是1、相对于液态化学预处理，固态条件下的化学预处理不仅免除了处理液净化回用的能耗，而且大大简化了处理设备，节省成本，更适于规模化生产。2、相对于未经过预处理的稻草，达到相同的累计产气量所需的反应时间缩短40％以上，从而可以显著提高厌氧消化反应器的生产效率。3、相对于未经过预处理的稻草，整个厌氧消化反应周期的平均产气量提高50％～100％，生物气中有效成分甲烷的平均含量提高5％～10％。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例一将稻草切碎为20目的颗粒，将8％倍于稻草干重的氢氧化钠溶于0.8倍于稻草干重的水中，再与切碎后的稻草均匀混合，然后放于容器中，在常温下密封保存30天即可出料。测量接种污泥的MLSS，按加料后MLSS＝15g/L的标准计算污泥的接种量(稻草对MLSS的贡献不计)。农作物稻草的碳氮比接近75，接种污泥的碳氮比接近6.25，按此数据计算需要添加氯化铵的量，以调节厌氧消化工序开始时的碳氮比在25∶1。按稻草干重(下同)50g/L的量加料，与污泥混合均匀并加水至合适浓度，其中合适浓度为使厌氧消化液的湿基含水率不小于93％。保证厌氧消化反应器反应温度在35℃，pH值6～8，保证充分搅拌。自厌氧消化开始的第三～第五天即可产出大量的沼气，第50天以后，产气量明显减少，表明厌氧消化过程基本结束，此时打开反应器排出沼渣，作下一批次厌氧消化的进料。整个反应周期沼气产生总量达到30L(50g稻草)，沼气中甲烷的平均含量达到65％，而未经过本技术处理的稻草，其沼气产生总量只有15L(50g稻草)，沼气中甲烷的平均含量不高于55％。权利要求1.，其特征在于包括(1)化学预处理将一定浓度的氢氧化钠溶液与粉碎的稻草充分混合均匀，混合后为潮湿状态，然后放于容器中密封保存，最后出料；(2)厌氧消化产生沼气向厌氧消化装置中投加经预处理的稻草和接种污泥，并加水至合适浓度，调节整个消化系统的碳氮比，调节厌氧消化温度，调整消化液的pH值，最后卸出沼渣。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的氢氧化钠的添加量为6％～8％倍于稻草的干重。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的化学预处理阶段在容器中密封保存时间为30天。4.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的厌氧消化产生沼气过程中的接种物为污水处理厂的厌氧消化污泥。5.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的污泥的添加量为加料后整个厌氧消化系统的混合液悬浮固体浓度为MLSS＝15g/L。6.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的厌氧消化产生沼气过程中向厌氧消化装置中投加稻草的添加量为50～65g干稻草/L。7.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的厌氧消化温度为34～37℃，消化液的pH值保持在6.5～8.5。8.根据权利要求7所述的，其特征在于所述的厌氧消化温度为35℃。9.根据权利要求1所述的，其特征在于加料时调节整个系统的碳氮比至20～35∶1。10.根据权利要求9所述的，其特征在于加料时调节整个系统的碳氮比至25∶1。全文摘要本专利技术公开了一种，包括(1)化学预处理将一定浓度的氢氧化钠溶液与粉碎的稻草充分混合均匀，混合后为潮湿状态，然后放于容器中密封保存，最后出料；(2)厌氧消化产生沼气向厌氧消化装置中投加经预处理的稻草和接种污泥，并加水至合适浓度，调节整个消化系统的碳氮比，调节厌氧消化温度，调整消化液的pH值，最后卸出沼渣，该方法能明显提高稻草厌氧消化沼气产量，缩短产气周期。文档编号C12P5/02GK1814762SQ200510126079公开日2006年8月9日 申请日期2005年11月30日 优先权日2005年11月30日专利技术者李秀金, 朱保宁, 罗庆明, 杨懂艳 申请人:北京化工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法，其特征在于：包括（１）化学预处理：将一定浓度的氢氧化钠溶液与粉碎的稻草充分混合均匀，混合后为潮湿状态，然后放于容器中密封保存，最后出料；（２）厌氧消化产生沼气：向厌氧消化装置中投加经预处理的稻草和接种污泥，并加水至合适浓度，调节整个消化系统的碳氮比，调节厌氧消化温度，调整消化液的ｐＨ值，最后卸出沼渣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀金，朱保宁，罗庆明，杨懂艳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]