高浓度多原料混合厌氧发酵方法技术

高浓度多原料混合厌氧发酵方法，属于可再生能源开发利用领域，包含下面所述步骤：猪粪在匀浆池内沉淀除砂后，预热进入发酵罐进行厌氧发酵；稻秆在水解池中预处理后进入发酵罐进行厌氧发酵；病死猪采用高温消解进行无害化处理，其出料进入匀浆池，预热进入发酵罐进行厌氧发酵。本发明专利技术方法简单，适应性强，操作简便，可实现连续式、大批量、自动化生产加工，大幅度提高甲烷的生产效率。

Anaerobic Fermentation with High Concentration and Multiple Raw Materials

The high concentration and multi material mixed anaerobic fermentation method belongs to the field of renewable energy development and utilization, and comprises the following steps: the pig manure is precipitated and removed after sand in the homogenizing pond, and then is preheated into the fermentor for anaerobic fermentation; the rice stalk is pre treated in the hydrolysis pond and enters the fermentor for anaerobic fermentation; the dead pig is treated harmlessly by high-temperature digestion, and the discharged material enters the homogenizing pond and preheat. Enter the fermentation tank for anaerobic fermentation. The method has the advantages of simple method, strong adaptability and simple operation, can realize continuous, large-scale and automatic production and processing, and greatly improve the production efficiency of methane.

【技术实现步骤摘要】
高浓度多原料混合厌氧发酵方法
本专利技术属于可再生能源开发利用领域，具体属于一种多种原料混合厌氧发酵的方法。
技术介绍
随着人类对可持续发展和保护地球环境的日益重视，生物质资源的开发利用引起了广泛关注，其厌氧发酵产生沼气作为一种重要途径越来越受到人们的关注。沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体，在处理固废方面，厌氧生物处理技术主要处理对象为高含水率的易生物降解原料，如下水道污泥、畜禽粪便等。而稻秆作为农业生产中数量最大的副产品也是厌氧生物处理技术的主要对象。长期以来，人们一直致力于提高沼气的平均产量和反应容积产气率的研究，通过不停的探索破解上述难题的技术途径，有的使用物理方法，有的使用化学方法，还有的使用生物方法，但由于受经济性的制约，上述方法很难投入实际工程应用。随着人类对开发利用生物质能需求的日益增加，如何寻求上述问题的突破已经成为一处亟待解决的问题。厌氧发酵制备沼气是农业废弃物能源化利用途径中工程化程度最高、技术最为成熟的一种方式；随着各类秸秆集捆、粉碎装备的日趋成熟，使得沼气工程完全具备规模化消纳秸秆的基础。目前，国内沼气工程多以畜禽粪便（猪粪、牛粪，鸡粪）为主要原料，粪便中高氮含量带来的氨抑制作用限制了厌氧发酵的进料浓度和产气效率；Weiland早在2000年时就指出混合厌氧发酵和选择优秀的混合原料可以获得更加适宜的营养平衡，是高浓度厌氧发酵技术的主要发展方向，近二十来年来欧洲沼气工程的成功实践也在证明这一点。目前，在欧洲大约有94%的农业废弃物沼气工程采用混合原料发酵，混合原料以畜禽粪便为主，比例约50-80%；农作物秸秆、能源作物、农林加工废弃物等作为最常用的发酵补充原料。为此，随着人类对开发利用生物质能需求的日益增加，如何寻求多原料混合发酵的突破已经成为一处亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上面所述缺陷，提供一种高浓度多原料混合厌氧发酵方法，该方法能有效提高进料浓度、沼气的日产量以及容积产气率。本专利技术的目的是通过以下技术方法予以解决的。高浓度多原料混合厌氧发酵方法，其特征在于，包含下面所述步骤：①猪粪在匀浆池内沉淀除砂后，调进料固形物浓度（TS）6-8%，预热进入发酵罐进行厌氧发酵；②稻秆在水解池中预处理后，调进料固形物浓度（TS）11-13%，进入发酵罐进行厌氧发酵；③病死猪采用高温消解进行无害化处理，其出料进入匀浆池，预热进入发酵罐进行厌氧发酵。步骤①、②、③中发酵罐内VS猪粪∶VS稻秆＝4∶1－1∶1，混合物料的固形物浓度（TS）10%左右。步骤③中病死猪出料的进料量为总进料量的1%。步骤①、②、③中发酵罐内发酵温度为35℃－37℃，发酵罐内搅拌装置启动45min停45min。本专利技术的有益效果是：本专利技术在产甲烷的主要物质基础猪粪内加入稻秆和病死猪，可有效提升发酵物料的进料浓度，获得较佳物料营养平衡，实现更高溶剂产气率，提高沼气工程发酵罐的利用效率。本专利技术将稻秆类高C物料加入到猪粪这类高N类物料中发酵，可以有效缓解猪粪这类高N类物料发酵带来的氨氮抑制等问题，稳定系统发酵状态。病死猪出料按混合物料进料量的质量比1%的比例进料，有效提高日产甲烷量，且不会对发酵系统造成影响。本专利技术方法简单，适应性强，操作简便，可实现连续式、大批量、自动化生产加工，大幅度提高甲烷的生产效率，降低生产成本，提高产量，提高经济效益的目的，便于推广利用。附图说明图1为本专利技术三种发酵物料的累积产甲烷量图。图2为本专利技术三种发酵物料的产甲烷速率（mL/d）图。图3为本专利技术不同VS比例的混合厌氧发酵试验结果图。图4为本专利技术猪粪厌氧发酵过程中的日产甲烷量及pH监测结果图。图5为本专利技术猪粪厌氧发酵的过程指标（TIC,NH4+-N）监测结果图。图6为本专利技术猪粪厌氧发酵的过程指标（VFA）监测结果图。图7为本专利技术稻秆厌氧发酵过程中的日产甲烷量及pH监测结果图。图8为本专利技术稻秆厌氧发酵的过程指标（NH4+-N）监测结果图。图9为本专利技术稻秆厌氧发酵的过程指标（TIC,VFA）监测结果图。图10为本专利技术混合物料（VS比＝1∶1）厌氧发酵过程中的日产甲烷量及pH监测结果图。图11为本专利技术混合物料（VS比＝1∶4）厌氧发酵过程中的日产甲烷量及pH监测结果图。图12为本专利技术混合物料（VS比＝1∶1）厌氧发酵的过程指标（NH4+-N）监测结果图。图13为本专利技术混合物料（VS比＝1∶4）厌氧发酵的过程指标（NH4+-N）监测结果图。图14为本专利技术混合物料（VS比＝1∶1）厌氧发酵的过程指标（TIC,VFA）监测结果图。图15为本专利技术混合物料（VS比＝1∶4）厌氧发酵的过程指标（TIC,VFA）监测结果图。图16为本专利技术添加病死猪出料在厌氧发酵过程中的日产甲烷量及pH监测结果图。图17为本专利技术添加病死猪出料在厌氧发酵的过程指标（NH4+-N）监测结果图。图18为本专利技术添加病死猪出料在厌氧发酵的过程指标（TIC,VFA）监测结果图。图19为本专利技术试验期间猪粪和稻秆水解物的进料量图。图20为本专利技术试验期间二期发酵罐的沼气产量趋势图。图21为本专利技术试验期间二期发酵罐的pH和VFA/TIC比值的变化趋势图。图22为本专利技术试验期间二期发酵罐的NH4+-N的变化趋势图。图23为本专利技术试验期间卧式发酵罐的沼气产量趋势图。图24为本专利技术卧式发酵罐的pH和VFA/TIC比值的变化趋势图（进料浓度12%）。图25为本专利技术卧式发酵罐的NH4+-N的变化趋势图（进料浓度12%）。图26为本专利技术实验例第2部分试验室内的试验装置结构示意图。其中，A为发酵单元（1-1：进料斗，1-2：搅拌轴，1-3：出料阀，1-4：出气阀，1-5：水浴锅）；B为CO2吸收单元；C为测气单元（3-1：集气瓶，3-2：集水瓶）。具体实施方式实施例1。高浓度多原料混合厌氧发酵方法，包含下面所述步骤：①猪粪在匀浆池内沉淀除砂后，调进料固形物浓度（TS）6-8%，预热进入发酵罐进行厌氧发酵；②稻秆在水解池中预处理后，调进料固形物浓度（TS）11-13%，进入发酵罐进行厌氧发酵；③病死猪采用高温消解进行无害化处理，其出料进入匀浆池，预热进入发酵罐进行厌氧发酵。步骤①、②、③中发酵罐内VS猪粪∶VS稻秆＝4∶1－1∶1，混合物料的固形物浓度（TS）10%左右。步骤③中病死猪出料的进料量为总进料量的1%。步骤①、②、③中发酵罐内发酵温度为35℃－37℃，发酵罐内搅拌装置启动45min停45min。实验例。1高浓度混合物料配比试验。1.1发酵物料的产甲烷潜力测试。本试验针对猪粪、稻秆和病死猪无害化处理的出料三种物料。1.1.1材料与方法。试验原料：稻秆：取自江西省农业科学院水稻所试验田；b病死猪出料，取自罗坊镇沼气站的病死猪无害化处理中心；c接种物：取自罗坊镇沼气站1号发酵罐底部污泥。试验前使用沼液适当比例稀释后进行厌氧发酵试验。表1试验原料的基本性质表2接种物的理化性质检测结果（1）发酵物料的产甲烷潜力测试采用产甲烷潜力分析系统（AMPTSII，Bioprocess），测试三种发酵物料的产甲烷能力。实验参数：①VS接种物：VS物料=2:1；②发酵温度37℃；③发酵浓度TS=6%；⑤搅拌参数：每小时搅拌10min、转速120rpm；⑥每个实验处理设三个重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高浓度多原料混合厌氧发酵方法，其特征在于，包含下面所述步骤：①猪粪在匀浆池内沉淀除砂后，调进料固形物浓度6‑8%，预热进入发酵罐进行厌氧发酵；②稻秆在水解池中预处理后，调进料固形物浓度11‑13%，进入发酵罐进行厌氧发酵；③病死猪采用高温消解进行无害化处理，其出料进入匀浆池，预热进入发酵罐进行厌氧发酵。

【技术特征摘要】
2017.09.30 CN 20171091218611.高浓度多原料混合厌氧发酵方法，其特征在于，包含下面所述步骤：①猪粪在匀浆池内沉淀除砂后，调进料固形物浓度6-8%，预热进入发酵罐进行厌氧发酵；②稻秆在水解池中预处理后，调进料固形物浓度11-13%，进入发酵罐进行厌氧发酵；③病死猪采用高温消解进行无害化处理，其出料进入匀浆池，预热进入发酵罐进行厌氧发酵。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳萌，聂红，陈庆隆，张诚，马吉平，桂伦，吁安，姚健，
申请(专利权)人：江西省农业科学院农业应用微生物研究所江西省农村能源研究中心，
类型：发明
国别省市：江西,36