本發(fā)明涉及沼氣原料領域，特別涉及一種沼氣原料顆粒及其制備方法。
背景技術：
：沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃氣體。由于這種氣體最先是在沼澤中發(fā)現(xiàn)的，所以稱為沼氣。人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內，在厭氧（沒有氧氣）條件下發(fā)酵，即被種類繁多的沼氣發(fā)酵微生物分解轉化，從而產生沼氣。然而，隨著農業(yè)的進步，農村人口的減少，農村自種農作物和飼養(yǎng)牲畜的相應減少，用于產生沼氣的植物秸稈和人畜糞便也相應不足，即導致沼氣原料的不足，從而造成沼氣不能正常使用。另一方面，工業(yè)上將大量秸稈收集后用于造紙或其它工業(yè)加工，改變了傳統(tǒng)農業(yè)還肥于田的運作模式，造成土壤的肥力得不到有效補充（秸稈經沼氣發(fā)酵后可作為天然有機肥料），土壤逐漸變得貧瘠，需使用大量的工業(yè)化肥才能保持作物的生長。為了持續(xù)的、高效的使用沼氣，達到節(jié)約能源，減少污染，綠色農業(yè)生產的目的，人們將農業(yè)、工業(yè)和生活中產生的各種有機垃圾和廢料進行收集、加工，并根據沼氣發(fā)酵的原理和需求，將各種有機垃圾和廢料進行合理的配比，進行工業(yè)化制備，得到能直接用于沼氣發(fā)酵的沼氣原料產品，其具有使用方便，成本低廉，清潔環(huán)保的優(yōu)點。但由于原料配方的不合理和不完善，沼氣原料產品還存在產氣速度慢，產氣總量低的不足，還需要進一步完善。有研究表明，沼氣發(fā)酵微生物對碳素需要量最多，其次是氮素，我們把微生物對碳素和氮素的需要量的比值，叫做碳氮比，沼氣原料中合理的碳氮比才能使沼氣發(fā)酵微生物高效發(fā)酵，從而更快，更多的產生沼氣。同時，適宜濃度的稀土元素在微生物生長前期具有刺激作用，能促進微生物的生長，但隨著稀土元素濃度的提高，對微生物的生長產生抑制作用。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有沼氣原料產品中所存在的產氣速度慢，產氣總量低的不足，提供一種沼氣原料顆粒及其制備方法；本發(fā)明沼氣原料顆粒通過對原材料進行合理的篩選和配比，使其具有更快的產氣速度和更大的產氣總量，對推動沼氣產業(yè)的發(fā)展具有重要作用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種沼氣原料顆粒，包括以下重量份（以干重計）原材料：植物秸稈30-40份、人畜糞便40-50份、膨潤土10-20份。上述一種沼氣原料顆粒，其中所述的植物秸稈是農作物莖葉（穗）部分的總稱，是沼氣常用的主要原材料之一；植物秸稈中含有大量高碳有機物，主要為沼氣發(fā)酵微生物提供碳源，不同農作物秸稈中所含的有機物種類、含量均不同，具有不同的碳氮比，微生物分解發(fā)酵的速度和過程也不同，因此，不同植物秸稈對沼氣發(fā)酵微生物產氣的速度和產氣量都有重要影響；優(yōu)選的，所述植物秸稈包括20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10-20重量份的水稻秸稈；通過優(yōu)選，所述植物秸稈中有機物種類更豐富，不同有機物含量更合理，更適合沼氣發(fā)酵微生物的生長和持續(xù)繁殖，沼氣的產氣速度和總產氣量更大。上述一種沼氣原料顆粒，其中所述的人畜糞便指人畜排泄物的混合物，是沼氣常用的主要原材料之一；人畜糞便中含有大量含氮有機物，主要為沼氣發(fā)酵微生物提供氮源，不同糞便中所含的有機物種類、含量不同，具有不同的碳氮比，微生物分解發(fā)酵的速度和過程也不同，因此，不同糞便對沼氣發(fā)酵微生物產氣的速度和產氣量都有重要影響；優(yōu)選的，所述人畜糞便包括10-20重量份的人糞、30-40重量份的豬糞、30-40重量份的牛糞、10-20重量份的羊糞；通過優(yōu)選，所述人畜糞便中有機物種類更豐富，不同有機物含量更合理，更適合沼氣發(fā)酵微生物的生長和持續(xù)繁殖，沼氣的產氣速度和總產氣量更大，同時也更容易成型造粒。上述一種沼氣原料顆粒，其中所述的膨潤土具有粘結性，能將植物秸稈和人畜糞便粘結進而成型；同時，膨潤土能遇水膨脹，將沼氣原料顆粒投入沼氣池后，原料顆粒中的膨潤土遇水膨脹，原料顆粒破裂，所含植物秸稈和人畜糞便分散開來，與沼氣發(fā)酵微生物全面接觸，從而能被快速分解、發(fā)酵，產氣；并且，膨潤土能懸浮在溶液中，能負載沼氣發(fā)酵微生物，促進微生物的生長繁殖，使沼氣產氣持續(xù)性好，速度快。一種沼氣原料顆粒，通過對原材料進行合理的配比，得到沼氣發(fā)酵的最佳碳氮比值，更適合沼氣微生物的生長繁殖，沼氣產氣速度快，產氣總量大；同時，添加具有遇水膨脹，粘結作用的膨潤土作為粘結劑，既解決了原材料粉末成型困難的缺點，又能遇水快速分散，促進微生物的分解、發(fā)酵，從而進一步提高沼氣的產氣速度，該沼氣原料顆粒原材料來源廣泛，成本低廉，且使用方便，綠色環(huán)保，產氣速度快，產氣總量大，為沼氣的持續(xù)性利用提供了原料保證。優(yōu)選的，所述沼氣原料顆粒，還包括0.01-0.1重量份的稀土元素；稀土元素在微生物生長前期具有刺激作用，能促進微生物的生長，在沼氣原料顆粒中添加稀土元素，能促進沼氣微生物的生長繁殖，從而加快對有機物的分解和發(fā)酵，產氣速度更快；最優(yōu)選的，所述沼氣原料顆粒，還包括0.03-0.05重量份的稀土元素，稀土元素對微生物的促進有一個最佳用量范圍，過量的稀土元素反而能抑制微生物的生長，因此，通過最優(yōu)選，在該范圍內，對沼氣發(fā)酵微生物的促進作用最好。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，進一步的，本發(fā)明提供了一種沼氣原料顆粒的制備方法，包括以下步驟：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎，備用；2、混合：將粉碎后的植物秸稈和人畜糞便與膨潤土混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為30-45%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行干燥，得沼氣原料顆粒。一種沼氣原料顆粒的制備方法，利用膨潤土的粘結性，將植物秸稈和人畜糞便經粉碎后混合、造粒、干燥得到沼氣原料顆粒；粉碎后的植物秸稈和人畜糞便便于沼氣發(fā)酵微生物的分解、發(fā)酵，從而能在更短的時間之內就產生沼氣，且產氣速度更快；同時，造粒后的沼氣原料易于運輸且單位體積發(fā)酵負荷高，在沼氣池中不易沉積，原料利用率高，產氣總量大；本發(fā)明制備方法簡單、方便、可靠，適合沼氣原料顆粒的規(guī)模化、工業(yè)化生產。優(yōu)選的，步驟1中植物秸稈和人畜糞便粉碎后粒徑≤5mm，原料的粒徑越小越有利于微生物的附著，分解、發(fā)酵速度越快，原料的利用率也越高；最優(yōu)選的，植物秸稈和人畜糞便粉碎后粒徑≤3mm。優(yōu)選的，步驟2中的混合還包括加入稀土元素，并混合均勻；稀土元素能促進沼氣微生物的生長繁殖，從而加快對有機物的分解和發(fā)酵，產氣速度更快。優(yōu)選的，步驟2中混合物料的含水量控制在40%；含水量的多少影響造粒的難易程度和干燥時間，能源消耗，通過優(yōu)選，造粒更容易。優(yōu)選的，步驟4中干燥后所得沼氣原料顆粒的含水量為5-15%；水分是微生物生長繁殖的必要條件，水分越低，微生物繁殖越困難，產品保存時間越長，但水分干燥耗能大，選擇適合的干燥度才能在產品的成本和質量之間保存最佳平衡關系；最優(yōu)選的，所述沼氣原料顆粒的含水量為8-10%。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明沼氣原料顆粒通過對植物秸稈和人畜糞便進行合理的配比，使原料顆粒中的碳氮比值更適合沼氣微生物的生長、繁殖和發(fā)酵，從而能更快、更多的產生沼氣。2、本發(fā)明沼氣原料顆粒含有膨潤土，既解決了原材料粉末成型困難的缺點，又能使原料顆粒遇水快速膨脹、破碎、分散，利于微生物的附著，促進微生物對有機物的分解、發(fā)酵，從而提高沼氣的產氣速度和對原料的利用率。3、本發(fā)明沼氣原料顆粒還含有適量稀土元素，能促進微生物的生長繁殖，也能加快有機物的分解、發(fā)酵，促使沼氣產氣速度更快。4、本發(fā)明沼氣原料顆粒的制備方法簡單、方便、可靠，適合沼氣原料顆粒的規(guī)?；?、工業(yè)化生產。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發(fā)明內容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。實施例1原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10重量份的水稻秸稈；人畜糞便：10重量份的人糞、30重量份的豬糞、40重量份的牛糞、20重量份的羊糞；膨潤土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑3mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈30重量份和人畜糞便50重量份與20重量份的膨潤土、0.03重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為40%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為8%的沼氣原料顆粒。實施例2原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、20重量份的水稻秸稈；人畜糞便：20重量份的人糞、40重量份的豬糞、30重量份的牛糞、10重量份的羊糞；膨潤土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑5mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈40重量份和人畜糞便40重量份與10重量份的膨潤土、0.05重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為30%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為10%的沼氣原料顆粒。實施例3原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、40重量份的小麥秸稈；人畜糞便：20重量份的人糞、40重量份的豬糞；膨潤土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑1mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈40重量份和人畜糞便50重量份與10重量份的膨潤土、0.01重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為45%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為5%的沼氣原料顆粒。實施例4原材料：植物秸稈：40重量份的高粱秸稈、40重量份的花生秸稈；人畜糞便：40重量份的人糞、30重量份的雞糞、30重量份的牛糞；膨潤土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑5mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈30重量份和人畜糞便50重量份與15重量份的膨潤土、0.1重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為40%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為15%的沼氣原料顆粒。實施例5原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10重量份的水稻秸稈；人畜糞便：10重量份的人糞、30重量份的豬糞、40重量份的牛糞、20重量份的羊糞；膨潤土。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑3mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈30重量份和人畜糞便50重量份與20重量份的膨潤土混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為40%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為8%的沼氣原料顆粒。對比例1原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10重量份的水稻秸稈；人畜糞便：10重量份的人糞、30重量份的豬糞、40重量份的牛糞、20重量份的羊糞；黏土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑3mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈30重量份和人畜糞便50重量份與20重量份的黏土、0.03重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為40%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為8%的沼氣原料顆粒。對比例2原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10重量份的水稻秸稈；人畜糞便：10重量份的人糞、30重量份的豬糞、40重量份的牛糞、20重量份的羊糞；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑3mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈30重量份和人畜糞便50重量份與0.03重量份的稀土元素混合均勻后，得混合物料；3、干燥：將步驟2所得混合料進行風干，得含水量為8%的沼氣原料粉末。對比例3原材料：植物秸稈：20重量份的玉米秸稈、20重量份的高粱秸稈、40重量份的小麥秸稈、10重量份的水稻秸稈；人畜糞便：10重量份的人糞、30重量份的豬糞、40重量份的牛糞、20重量份的羊糞；膨潤土；稀土元素。制備方法：1、粉碎：將植物秸稈和人畜糞便分別粉碎為粒徑3mm，備用；2、混合：取粉碎后的植物秸稈50重量份和人畜糞便50重量份與20重量份的膨潤土、0.03重量份的稀土元素混合均勻后，加水混合得混合物料，并控制混合物料含水量為40%；3、造粒：將步驟2所得混合物料通過造粒機造粒成型得物料顆粒；4、干燥：將步驟3所得物料顆粒進行風干，得含水量為8%的沼氣原料顆粒。實驗：將上述實施例1-5和對比例1-3所制備得到的沼氣原料在同樣條件下進行發(fā)酵（35℃），生產沼氣實驗，記錄實驗結果如下：組數投料2d投料4d投料6d投料10d投料14d投料20d產氣總量原料利用率實施例1+++++++++++++++++++++++92%實施例2++++++++++++++++++++++91%實施例3++++++++++++++++++++++91%實施例4++++++++++++++++++++++92%實施例5++++++++++++++++++++++91%對比例1-++++++++++++++75%對比例2+++++++++++++++++++83%對比例3++++++++++++++++++79%注：“+”越多，說明產氣速度越快，產氣總量越大。由上述實驗結果可知：實施例1-5中得到的本發(fā)明沼氣原料顆粒具有產氣速度快，產氣量大，原料利用率高的優(yōu)點；實施例5中未添加稀土元素，前期產氣速度較慢，后期產氣速度相同，產氣量和原料利用率無明顯差別；對比例1中未采用膨潤土作為粘結劑，制備得到的原料顆粒不易分散溶解，易沉降，顯著影響沼氣前期產氣速度和后期產氣速度，原料的利用率低，產氣總量低；對比例2中直接采用粉末原料進行投放，雖然前期產氣速度相同，但粉末原料運輸麻煩，易沉降，同樣影響后期產氣速度，同時原料利用率降低，產氣總量降少；對比例3中未采用本發(fā)明所保護的原料配比，原料顆粒中碳氮比值不符合沼氣微生物的生長繁殖的最佳值，前期產氣速度低，原料利用率低，產氣總量少。當前第1頁1 2 3