一种沼气的生产方法技术

本发明专利技术提供了一种沼气的生产方法，包括以下步骤：步骤一，原料预处理：将蚕沙干燥、粉碎、过筛，得干蚕沙粉；步骤二，厌氧发酵：将干蚕沙粉和接种物加入发酵装置中并混匀，加水调干蚕沙粉和接种物的总固体含量总和至6-10%，使用pH调节剂调pH至6.5-7.5，厌氧发酵；即得沼气。该生产方法工艺简单、操作方便，生产成本低、效率高，沼气产量大、纯度高，适于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质能源
，具体涉及，更具体是一种以蚕沙为原料生产沼气的方法。
技术介绍
由于石化能源的日益枯竭及其所带来的环境污染问题，使得发展使用廉价、环保的清洁能源已成为人们最为关注的问题之一。沼气作为一种可再生的优质清洁能源，是有机物通过厌氧发酵形成的一种可燃性气体，主要成分为甲烷，其余为二氧化碳、氧气、氮气和硫化氢等，其中甲烷含量约为55 70%，二氧化碳含量约为3(T45% ;沼气燃烧后可产生大量的热量，每立方米沼气的热值相当于5500大卡原煤3. 3kg。因此，沼气的推广利用对缓解农村能源紧缺、保护和恢复森林植被、改善生态环境、增加农民收入，以及调整农业和农村经济结构具有重要作用。而在沼气生产过程中，原料是其生产的物质基础，只有具备充足的发酵原料才能保证沼气生产的持续运行，因此，合理选择及充分利用各种生物质原料对沼 气的进一步发展有着非常重要的意义。蚕沙是养蚕过程中产生的废弃物，由蚕粪、残留桑叶、蚕的蜕皮以及养蚕过程中投入的糠、草、石灰等组成的混合物。目前，我国桑园面积已稳定在75万公顷左右，按每公顷桑叶饲养家蚕产干蚕沙2250kg计，干蚕沙年产量高达168. 75万吨，加上柞蚕蚕沙约30万吨，年产干蚕沙200万吨左右。而蚕沙中有机物含量高达70、0%，含氮量达2 4%，并含有丰富的蛋白质、多种氨基酸、纤维素、脂肪、尿酸、灰分等有用成分，在生物质能源领域具有巨大的应用潜力，特别是在发酵制取沼气方面具有很大的开发利用价值。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是提供一种工艺简单、产量大、纯度高得沼气生产方法。技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了，包括以下步骤( I)原料预处理将蚕沙干燥、粉碎、过筛，得干蚕沙粉；( 2 )厌氧发酵将干蚕沙粉和接种物加入发酵装置中并混匀，加水调干蚕沙粉和接种物的总固体含量总和至6-10%，使用pH调节剂调pH至6. 5-7. 5，厌氧发酵；即得沼气。本专利技术还优化了沼气生产的工艺参数步骤(I)中，所述的蚕沙为五龄蚕的蚕沙；由于五龄蚕的蚕沙粒度大、有机物含量闻，最闻可达到90%,从而制备的沼气广量大，浓度闻。步骤(2)中，所述接种物选自牛粪和猪粪中的一种或两种；采用牛粪和猪粪中的一种或两种作为接种物，其活性较高，产沼气量大，沼气中甲烷浓度高。步骤(2)中，所述接种物与蚕沙粉的总固体含量比为I: (1-3)。步骤(2)中，pH优选 7. 0-7. 5。步骤(2)中，所述pH调节剂为盐酸、柠檬酸、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或氨水。步骤(2)中，发酵温度为32-38°C。步骤(2)中，发酵周期为30-35天。有益效果本专利技术提供的沼气生产方法工艺简单、操作方便，生产成本低、效率高，沼气产量大、纯度高，适于工业化生产。本专利技术以蚕沙为原料生产沼气不仅原料来源丰富，成本低，同时也是对蚕桑生产产生的大量蚕沙实现资源化、无害化利用的重要途径。本专利技术通过将蚕沙预处理制得蚕沙粉，不仅该预处理工艺简单、成本低，并且大大增加了蚕沙与接种物的有效接触面积，加快沼气的生产速度，有效缩短了发酵时间，降低了生产成本。本专利技术通过添加牛粪和猪粪中的一种或两种，大大增加了厌氧微生物的种类和数量，使发酵过程更彻底，发酵时间更短，降低了生产成本，提高了原料使用率。 本专利技术通过调节发酵系统中总固体含量，既有利于稳定有机物，充分利用蚕沙资源，又可提高沼气的产量与纯度。本专利技术通过调节发酵系统的pH，可大大提高产甲烷菌的活性，增加产气量和沼气纯度。附图说明图I为本专利技术实施例所采用的沼气发酵装置结构示意图。具体实施例方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。实施例I( I)原料预处理将五龄蚕的蚕沙自然晾干后，除去桑叶渣、石灰、沙子等杂质，置于60±5°C烘箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎后过40目标准筛，获得干蚕沙粉，干燥避光保存；将干蚕沙粉及接种物置于105±5°C烘箱中烘干至恒重，分别测定原料总固体含量(TS)。(2)厌氧发酵将步骤(I)得到的干蚕沙粉50g (TS为48. 4g)，加入5000mL的发酵装置中；加入接种物牛粪178. 7g (TS为48. 4g)，使接种物TS与蚕沙粉TS的重量比为1:1。本专利技术实施例所采用的沼气发酵装置，见图1，该装置由沼气发酵瓶10、排水集气瓶20、接水瓶30、导管4和温度控制系统5组成。所述沼气发酵瓶10为5000mL的透明玻璃三角瓶，用来装发酵液1，在三角瓶的上部(约1/4处)设置固体取样口 12，沼气发酵瓶10用适当大小的橡胶塞封口，在橡胶塞上装上气体采集口 11和输气口。所述排水集气瓶20和接水瓶30也是采用5000mL的透明玻璃三角瓶，分别用来装饱和食盐水2和3，并用橡胶塞封口，橡胶塞上钻上进气孔和导水孔。所有孔上都插入玻璃管作为连接口，然后用8mm直径的硅胶管(导管4)连接管路，并用凡士林密封。所述温度控制系统5为生化培养箱，包括温度控制仪、温度传感器、加热管及继电器等部件。(3)发酵条件控制发酵浓度控制发酵启动前，向发酵装置中加入自来水，调整发酵装置中总固形物含量(TS%)为10% ；发酵pH值控制发酵启动前，向发酵装置中加入少量氨水，调整发酵装置中混合物的初始PH值为7.0 ;可选地，可以使用氢氧化钠或碳酸钠调节pH;发酵温度控制发酵过程中，将发酵装置密封，置于温度控制系统中，控制发酵温度为 35±3°C ；发酵周期控制发酵启动后，第4天开始产生沼气，当产气量低于50mL/天时，停止发酵，发酵周期为32天；其中，所述发酵周期为发酵开始第I天至产气量低于50mL/天的天 数。发酵过程中，每天对发酵装置进行搅拌、振荡；(4)产气量检测采用排水集气法收集沼气，每天测定排水量，既得每日产气量；每5天用气体采样器采集气体样品，用气相色谱测定气体成分。其中，排水集气法所用的水溶液为饱和食盐水。结果如下32天内的总产气量为33845mL，平均日产气量为1057. ImL,甲烷最高含量为67. 5%o实施例2( I)原料预处理将五龄蚕的蚕沙自然晾干后，除去桑叶渣、石灰、沙子等杂质，置于60±5°C烘箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎后过40目标准筛，获得干蚕沙粉，干燥避光保存；将干蚕沙粉及接种物置于105±5°C烘箱中烘干至恒重，分别测定原料总固体含量(TS)。(2)厌氧发酵将步骤(I)得到的干蚕沙粉IOOg (TS为96. 8g)，加入5000mL的发酵装置中；加入接种物猪粪194. 5g (TS为48. 4g)，使接种物TS与蚕沙粉TS的重量比为1:2 ;(3)发酵条件控制发酵浓度控制发酵启动前，向发酵装置中加入自来水，调整发酵装置中总固形物含量(TS%)为8%;发酵pH值控制发酵启动前，向发酵装置中加入少量氢氧化钠，调整发酵装置中混合物的初始PH值为7. 5 ;可选地，也可以使用碳酸钠、碳酸氢钠或氨水调节pH ；发酵温度控制发酵过程中，将发酵装置密封，置于温度控制系统中，控制发酵温度为 35±3°C ；发酵周期控制发酵启动后，第3天开始产生沼气，当产气量低于50mL/天时，停止发酵，发酵周期为35天；其中，所述发酵周期为发酵开始第I天至产气量低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沼气的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）原料预处理：将蚕沙干燥、粉碎、过筛，得干蚕沙粉；（2）厌氧发酵：将干蚕沙粉和接种物加入发酵装置中并混匀，加水调干蚕沙粉和接种物的总固体含量总和至6？10%，使用pH调节剂调pH至6.5？7.5，厌氧发酵；即得沼气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高坤，邓祥元，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：