一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟：將蔬菜秸稈粉碎后加入催化劑A、催化劑B進行預(yù)處理，預(yù)處理后的蔬菜秸稈與新鮮奶牛糞便和/或豬糞便混合，加入活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7.2-8.0，置于厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度30-37℃下進行厭氧發(fā)酵，本發(fā)明對蔬菜秸稈及牛糞進行資源化利用可以有效實現(xiàn)蔬菜秸稈廢棄物的減量化、無害化利用，大幅度降低對環(huán)境的危害，同時生產(chǎn)的沼氣、沼渣、沼液都具有較高的經(jīng)濟價值。發(fā)酵啟動速度更快，體系不易酸化，發(fā)酵進程更穩(wěn)定；相比牛糞單一原料發(fā)酵，產(chǎn)氣維持時間更持久，總產(chǎn)氣量更高，綜合成本更低。
【專利說明】一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種種植業(yè)及畜牧業(yè)副產(chǎn)品能源化利用的方法，具體是一種利用高木 質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，屬于沼氣【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平日趨提高，各種特色養(yǎng)殖業(yè)、種植 業(yè)在全國各地蓬勃興起，不但豐富了日益擴大的市場需求，而且大大帶動了廣大農(nóng)民收入 水平的提高。蔬菜種植、肉牛、奶牛養(yǎng)殖等農(nóng)牧業(yè)在部分省市地區(qū)已形成相對完備的產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)，形成了從種、養(yǎng)到產(chǎn)后初加工、產(chǎn)品深加工、高附加值產(chǎn)品提取、國內(nèi)國際貿(mào)易等的一整 套產(chǎn)業(yè)體系。
[0003] 然而值得注意的是，我國農(nóng)村地區(qū)仍然存在著能源結(jié)構(gòu)不合理、環(huán)保問題日益嚴 峻等問題，需要予以足夠重視和解決。隨著蔬菜種植面積的增加，蔬菜種植技術(shù)的提高，蔬 菜種植帶來的副產(chǎn)品蔬菜秸桿：如馬鈴薯秸桿、黃瓜藤蔓等日益增加，由于木質(zhì)纖維素含量 較高，質(zhì)地較為堅韌，含水率較高，往往被廢棄在田間地頭、曬干燒掉、在房前屋后、棚頭路 邊堆起來或扔垃圾坑里，有的甚至扔到河道里，上述處理方法都會造成對環(huán)境的污染和病 原菌的傳播，點火焚燒則污染大氣，隨意堆放則容易滋生病蟲害，成為病原物賴以生存的寄 主、病害的重要傳播源，再加上蔬菜秸桿數(shù)量巨大，缺乏有效的快速處理方式；禽畜養(yǎng)殖產(chǎn) 生的動物糞便，雖然可以直接施用肥田、或者經(jīng)好氧堆肥生產(chǎn)肥料，但是也存在露天散發(fā)異 味、孳生蚊蠅、污染生活環(huán)境等問題。利用農(nóng)業(yè)廢棄物進行沼氣厭氧發(fā)酵，不但可以有效消 納秸桿、禽畜糞便等固體廢棄物，而且在產(chǎn)生清潔能源沼氣的同時，產(chǎn)出的沼渣沼液還可以 生產(chǎn)固態(tài)肥、葉面肥等優(yōu)質(zhì)有機肥。沼氣發(fā)酵的處理過程為厭氧發(fā)酵，在封閉的發(fā)酵設(shè)備內(nèi) 進行，杜絕了異味氣體溢出，避免了好氧堆肥的弊端。可見，利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)沼氣具有 十分顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
[0004] 中國專利文獻CN102925493A公開了一種秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣促進劑，該促進劑 由微量元素鐵、鈷等及膨潤土、粉煤灰等組成，由于該復(fù)合物中含有的物質(zhì)兼具促有利產(chǎn)酸 微生物和產(chǎn)甲烷菌生長的能力，可使得秸桿干物質(zhì)的產(chǎn)氣量提高15?25%。
[0005] 中國專利文獻101734961A(申請?zhí)枺?00810043919)公開了一種蔬菜秸桿廢棄物 的微生物處理方法，屬資源與環(huán)境的【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過對蔬菜秸桿廢棄物的組成、性狀 的研究，提供一種將蔬菜秸桿廢棄物集中堆置接種復(fù)合微生物發(fā)酵進行無害化處理方法， 在由枯草芽孢桿菌、木霉菌和黑曲霉菌組成的復(fù)合微生作用下蔬菜秸桿廢棄物持續(xù)發(fā)酵升 溫，殺滅有害病原體的同時，使蔬菜秸桿廢棄物充分分解后腐熟，得到優(yōu)質(zhì)的有機肥料。該 方法工藝簡單，使廢棄物得到資源化循環(huán)利用，但是該處理方法處理時間長，效率慢，堆置 發(fā)酵產(chǎn)生的有害氣體污染環(huán)境，造成資源的浪費，同時發(fā)酵采用復(fù)合微生物，造成處理成本 的增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，收獲后的蔬菜秸桿、禽畜糞便等固體廢棄物隨意堆 放、污染城鄉(xiāng)環(huán)境、缺乏有效處理方式及農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)不合理的問題，以馬鈴薯秸桿、黃瓜 藤蔓為例，提供一種高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿與牛糞聯(lián)合資源化利用的方法。粉碎后的 蔬菜秸桿，經(jīng)具有促進木質(zhì)纖維素降解功能的催化劑溶液處理，使得纖維結(jié)構(gòu)更易于被微 生物作用。其中，可根據(jù)蔬菜秸桿木質(zhì)化程度的不同，改變該催化劑的處理時間以取得最佳 處理效果。處理后的蔬菜秸桿與牛糞聯(lián)合厭氧發(fā)酵制取沼氣，產(chǎn)生的沼氣可用于對農(nóng)戶集 中供氣，沼渣、沼液可作為沼肥用作種植業(yè)肥料，實現(xiàn)農(nóng)村有機生活垃圾等固體廢棄物能源 化利用，改善農(nóng)村人居環(huán)境，調(diào)整農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)。
[0007] 術(shù)語說明
[0008]厭氧發(fā)酵：密閉的環(huán)境中，有機物經(jīng)一種或多種厭氧微生物的代謝作用，轉(zhuǎn)化生成 小分子有機物如乙醇、甲烷等或無機物如二氧化碳等的過程。
[0009] 蔬菜秸桿：至蔬菜收獲以后的地上部分廢棄物，包括莖、葉等植株部分，由于起到 支撐植株的結(jié)構(gòu)作用，其莖桿部分木質(zhì)纖維素含量一般較高。
[0010]馬鈴薯秸桿：指馬鈴薯收獲以后的地上莖、葉植株部分，其中剛收獲的新鮮馬鈴薯 秸桿含水率以質(zhì)量百分比計為74% -76%，經(jīng)自然晾曬干的干馬鈴薯秸桿含水率以質(zhì)量百 分比計為19-21%。
[0011] 黃瓜藤蔓：指采摘以后的黃瓜地上莖、葉植株部分，對于剛收割的新鮮黃瓜藤蔓 其含水率以質(zhì)量百分比計為70-72%，經(jīng)自然晾干的干黃瓜藤蔓含水率以質(zhì)量百分比計為 22-24%。
[0012] 木質(zhì)纖維素：植物細胞壁的主要組成部分，主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素高度 交聯(lián)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)堅韌，主要充當植物的保護、支撐材料，具有很強的抗降解性。
[0013] 新鮮牛糞：含水率以質(zhì)量百分比計為78% -80%的奶牛糞便。
[0014] 活性污泥：指從正常運行的沼氣工程取得的沼渣沼液，經(jīng)固液分離后獲得的半固 體部分，含水率以質(zhì)量百分比計為82% - 84%。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0016] 一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下：
[0017] (1)將蔬菜秸桿進行粉碎，粉碎后的蔬菜秸桿置于密閉容器中，加入占粉碎后的蔬 菜秸桿干重3?8%的催化劑A混合均勻，于溫度25?35°C下預(yù)處理4?8小時；然后加 入占粉碎后的蔬菜秸桿干重3?8%的催化劑B混合均勻，于溫度30 -40°C下，采用半封閉 式預(yù)降解2 - 8天，固液分離，得預(yù)處理后的蔬菜秸桿，
[0018] 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)、氯化鈉 和過氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 3?0. 6wt%，乙二 胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 2?0. 35wt%，氯化鈉的濃度為0. 2?0. 35wt%，過 氧化氫的濃度為〇. 3?0. 6wt% ;
[0019] 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫 酸鎂的濃度為〇. 03?0. 06wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 01?0. 03wt%，硫酸鐵的濃度為 0· 01?0· 03wt%，乳酸的濃度為0· 15?0· 35wt%;
[0020](2)將步驟（1)的預(yù)處理后的蔬菜秸桿與新鮮奶牛糞便和/或豬糞便混合，加水攪 拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 - 90 %，調(diào)節(jié)C/N比至（20 - 30) :I，得混合液；
[0021] (3)向步驟（2)的混合液中加入活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 2 - 8. 0,置于 厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度30 - 37°C下進行厭氧發(fā)酵；
[0022] (4)步驟（3)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫處理后，供居民燃氣和/或驅(qū)動沼氣發(fā)電機發(fā) 電使用；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用， 沼液用做設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。
[0023] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的蔬菜秸桿為馬鈴薯秸桿、黃瓜藤蔓、南瓜藤蔓、絲瓜藤蔓、辣 椒秸桿、西紅柿秸桿、茄子秸桿中的一種或兩種以上混合，本發(fā)明優(yōu)選的，所述的蔬菜秸桿 為馬鈴薯秸桿和/或黃瓜藤蔓，蔬菜秸桿粉碎至〇. 8-1. 2cm。
[0024] 本發(fā)明優(yōu)選的，所述的馬鈴薯秸桿為新鮮馬鈴薯秸桿或自然晾干后的馬鈴薯秸 桿，新鮮馬鈴薯秸桿含水率以質(zhì)量百分比計為74% -76%，經(jīng)自然晾曬干后馬鈴薯秸桿含 水率以質(zhì)量百分比計為19-21%。
[0025] 進一步優(yōu)選的，步驟（1)中新鮮馬鈴薯秸桿與催化劑A混合后預(yù)處理的時間為4-6 小時，處理溫度為30°C;與催化劑B混合后預(yù)處理的時間為2-4天，處理溫度為35°C;步驟 (3)中干馬鈴薯秸桿與催化劑A混合后預(yù)處理的時間為6-8小時，處理溫度為30°C;與催化 劑B混合后預(yù)處理的時間為6-8天，處理溫度為35°C。
[0026] 本發(fā)明優(yōu)選的，催化劑A的加入量與催化劑B的質(zhì)量比為1:1，催化劑A占粉碎后 的蔬菜秸桿干重的5%，催化劑B占粉碎后的蔬菜秸桿干重的5%。
[0027] 本發(fā)明優(yōu)選的，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0· 5wt%，乙二胺四 乙酸鈉（EDTA-Na2)的濃度為0.25wt%，氯化鈉的濃度為0.25wt%，過氧化氫的濃度為 0· 5wt% 〇
[0028] 本發(fā)明優(yōu)選的，催化劑B中硫酸鎂的濃度為0.05wt%，硫酸亞鐵的濃度為 0· 02wt%，硫酸鐵的濃度為0· 02wt%，乳酸的濃度為0· 25wt%。
[0029] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中奶牛糞與蔬菜秸桿混合物的質(zhì)量比為（0. 5?2) : (1? 3)，進一步優(yōu)選，奶牛糞與蔬菜秸桿混合物的質(zhì)量比為1:2。
[0030] 進一步優(yōu)選的，步驟（2)中C/N比為25-30 :1，含水率90%。
[0031] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中活性污泥的加入量為混合液質(zhì)量的45% -55%;所述的 活性污泥為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半 固體部分即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比計為82% -84%。
[0032] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中厭氧發(fā)酵的溫度為34-36°C，更優(yōu)選35°C，pH值為7. 5。
[0033] 步驟（1)中的密閉容器可用100L普通硬質(zhì)塑料桶（帶內(nèi)外蓋），密封內(nèi)蓋；半封 閉環(huán)境指打開該桶內(nèi)蓋，半開外蓋即可。
[0034] 步驟（1)、（4)中的固液分離按現(xiàn)有技術(shù)進行，步驟（4)中的脫水脫硫按現(xiàn)有技術(shù) 即可。
[0035] 步驟（1)中所述蔬菜秸桿的粉碎可用普通粉碎機進行，市場有售。
[0036] 步驟（3)中所述的厭氧反應(yīng)器，進行實驗小試時，可用2. 5L玻璃廣口瓶（具帶孔 橡膠塞）通過硅膠管連接5L集氣袋收集氣體，在恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，每天測量氣體產(chǎn)量；進 行實際生產(chǎn)運行時，可用完全混合式（CSTR)厭氧反應(yīng)器，反應(yīng)器外部及外圍管道均采用保 溫材料保溫，內(nèi)部布設(shè)加熱用熱水管道，熱源由鍋爐提供；厭氧反應(yīng)器大小根據(jù)蔬菜秸桿、 牛糞等原料的來源量設(shè)定，可制作為50-1000m3。
[0037] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0038] 1、以馬鈴薯秸桿為例，本發(fā)明方法提出了利用蔬菜秸桿廢棄物厭氧發(fā)酵制取沼 氣，進行資源化利用的方法，可以有效實現(xiàn)蔬菜秸桿廢棄物的減量化、無害化利用，大幅度 降低對環(huán)境的危害，同時生產(chǎn)的沼氣、沼渣、沼液都具有較高的經(jīng)濟價值。
[0039] 2、本發(fā)明方法將蔬菜秸桿與牛糞兩種原料混合厭氧發(fā)酵，可有效避免單一原料的 局限性。相比蔬菜秸桿單一原料發(fā)酵而言，發(fā)酵啟動速度更快，體系不易酸化，產(chǎn)生的沼渣 經(jīng)固液分離后，直接用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用，沼液直接用做 設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。發(fā)酵進程更穩(wěn)定；相比牛糞單一原料發(fā)酵，產(chǎn)氣維持時間更 持久，總產(chǎn)氣量更高，綜合成本更低。
[0040] 3、本發(fā)明的催化劑A、B能夠顯著提高蔬菜秸桿的降解率，相對于不經(jīng)秸桿預(yù)處理 的直接發(fā)酵，本發(fā)明使用的秸桿降解催化劑能夠有效提高馬鈴薯秸桿原料利用率，提高產(chǎn) 沼氣效率，縮短發(fā)酵時間。
[0041] 4、本發(fā)明方法處理馬鈴薯秸桿及牛糞操作簡便易行，實用性強，適合在農(nóng)村地區(qū) 進行推廣。
[0042] 5、本發(fā)明將馬鈴薯秸桿與牛糞進行封閉式的厭氧發(fā)酵，產(chǎn)出的沼氣、沼渣、沼液可 全部資源化利用，無有毒有害及異味物質(zhì)排放?？捎行П苊怦R鈴薯秸桿堅韌難于還田利用， 秸桿焚燒污染空氣，牛糞便露天堆放氣味污濁等環(huán)境問題。

【具體實施方式】
[0043] 以下通過實施例對本發(fā)明作詳細描述。實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說 明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。實施例 中未詳加說明的均按本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。
[0044] 活性污泥為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分 離后，半固體部分即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比計為82%-84%，來源于濟南市市中 區(qū)吉祥畜牧養(yǎng)殖農(nóng)民專業(yè)合作社沼氣工程。
[0045] 實施例1 :
[0046] -種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下：
[0047] (1)將新鮮馬鈴薯秸桿粉碎至0. 8cm，粉碎后的馬鈴薯秸桿置于密閉容器中，加入 占粉碎后的蔬菜秸桿干重5%的催化劑A混合均勻，于溫度30°C下預(yù)處理4小時；然后加 入占粉碎后的蔬菜秸桿干重5%的催化劑B混合均勻，于溫度35°C下，采用半封閉式預(yù)降 解4天，固液分離后，得預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿，新鮮馬鈴薯秸桿含水率以質(zhì)量百分比計為 74%,
[0048] 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)、氯化鈉和 過氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 5wt%，乙二胺四乙酸 鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 25wt%，氯化鈉的濃度為0. 25wt%，過氧化氫的濃度為0. 5wt%。
[0049] 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫酸 鎂的濃度為〇. 〇5Wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 02被％，硫酸鐵的濃度為0. 02被％，乳酸的濃 度為 0· 25wt%。
[0050] (2)取步驟（1)的預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿200g與新鮮奶牛糞便200g混合，加水攪 拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至25 :1，得混合液；
[0051] (3)向步驟（2)的混合液中加入200g活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 5,置于 厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵；活性污泥為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼 氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比 計為82%。
[0052] (4)步驟（3)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫處理后，供居民燃氣和/或驅(qū)動沼氣發(fā)電機發(fā) 電使用；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用， 沼液用做設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。
[0053] 每天測量沼氣產(chǎn)量指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，本實施例總產(chǎn)量為98400mL，產(chǎn)氣量 為 12. 3mL/g*day，甲烷含量 59%。
[0054] 實施例2:
[0055] 同實施例1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，不同 之處在于：
[0056] 步驟（1)中取自然晾干后的馬鈴薯秸桿粉碎至0.8cm，經(jīng)自然晾曬干后馬鈴薯秸 桿含水率以質(zhì)量百分比計為19%，粉碎后的馬鈴薯秸桿置于密閉容器中，加入占粉碎后的 蔬菜秸桿干重4%的催化劑A混合均勻，于溫度30°C下預(yù)處理8小時；然后加入占粉碎后的 蔬菜秸桿干重4%的催化劑B混合均勻，于溫度35°C下，采用半封閉式預(yù)降解8天，固液分 離后，得預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿。
[0057] 每天測量沼氣產(chǎn)量等指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，本實施例總產(chǎn)量為78400mL，產(chǎn)氣 量為9. 8mL/g*day，甲烷含量59%。
[0058] 實施例3:
[0059] 同實施例1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，不同 之處在于：
[0060] 步驟⑴中將新鮮馬鈴薯秸桿粉碎至0. 9cm，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的 濃度為〇. 5wt%，乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 3wt%，氯化鈉的濃度為0. 3wt%， 過氧化氫的濃度為〇. 5wt%。
[0061] 催化劑B中硫酸鎂的濃度為0. 05wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 03wt%，硫酸鐵的濃 度為0· 03wt%，乳酸的濃度為0· 25wt%。
[0062] 步驟（2)，取步驟（1)的預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿800kg與新鮮奶牛糞便800kg混 合，加水攪拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至25 :1，得混合液；
[0063] 步驟（3)，向步驟（2)的混合液中加入800kg活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 7， 置于IOm3完全混合式（CSTR)厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵。
[0064] 每天測量沼氣產(chǎn)量等指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，本實施例總產(chǎn)量為200m3,產(chǎn)氣量 為 12. 5mL/g*day，甲烷含量 59%。
[0065] 實施例4:
[0066] 同實施例3所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，不同 之處在于：
[0067]步驟（1)中取自然晾干后的馬鈴薯秸桿粉碎至1.0cm，經(jīng)自然晾曬干后馬鈴薯秸 桿含水率以質(zhì)量百分比計為20%，粉碎后的馬鈴薯秸桿置于密閉容器中，加入占粉碎后的 蔬菜秸桿干重5%的催化劑A混合均勻，于溫度30°C下預(yù)處理4小時；然后加入占粉碎后的 蔬菜秸桿干重5%的催化劑B混合均勻，于溫度35°C下，采用半封閉式預(yù)降解4天，固液分 離后，得預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿。
[0068] 每天測量沼氣產(chǎn)量等指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，本實施例總產(chǎn)量為158. 4m3,產(chǎn)氣 量為9. 9mL/g*day，甲烷含量59%。
[0069] 實施例5 :
[0070] -種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下：
[0071] (1)將黃瓜藤蔓粉碎至I. 1cm，粉碎后的黃瓜藤蔓置于密閉容器中，加入占粉碎后 的黃瓜藤蔓干重3%的催化劑A混合均勻，于溫度30°C下預(yù)處理4小時；然后加入占粉碎后 的黃瓜藤蔓干重5%的催化劑B混合均勻，于溫度35°C下，采用半封閉式預(yù)降解4天，固液 分離后，得預(yù)處理后的黃瓜藤蔓，
[0072] 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)、氯化鈉和 過氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 4wt%，乙二胺四乙酸 鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 2wt%，氯化鈉的濃度為0. 2wt%，過氧化氫的濃度為0. 3wt%。
[0073] 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫酸 鎂的濃度為〇. 〇3Wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 02Wt%，硫酸鐵的濃度為0. 02Wt%，乳酸的濃 度為 0· 2wt%。
[0074] (2)取步驟（1)的預(yù)處理后的黃瓜藤蔓與新鮮奶牛糞便混合，加水攪拌均勻，調(diào)節(jié) 含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至28 :1，得混合液；
[0075] (3)向步驟（2)的混合液中加入活性污泥作接種物，活性污泥的加入量為混合液 質(zhì)量的50%，調(diào)節(jié)pH值至7. 5,置于厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵；活性污泥 為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分 即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比計為82%。
[0076] (4)步驟（3)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫處理后，供居民燃氣和/或驅(qū)動沼氣發(fā)電機發(fā) 電使用；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用， 沼液用做設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。
[0077] 實施例6 :
[0078] -種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下：
[0079] (1)將新鮮黃瓜藤蔓和馬鈴薯秸桿粉碎至I. 1cm，粉碎后置于密閉容器中，加入占 粉碎后物料干重5%的催化劑A混合均勻，于溫度30°C下預(yù)處理4小時；然后加入占粉碎后 物料干重5%的催化劑B混合均勻，于溫度35°C下，采用半封閉式預(yù)降解4天，固液分離后， 得預(yù)處理后的黃瓜藤蔓和馬鈴薯秸桿，
[0080] 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)、氯化鈉和 過氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 5wt%，乙二胺四乙酸 鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 25wt%，氯化鈉的濃度為0. 25wt%，過氧化氫的濃度為0. 5wt%。
[0081] 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫酸 鎂的濃度為〇. 〇5Wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 02被％，硫酸鐵的濃度為0. 02被％，乳酸的濃 度為 0· 25wt%。
[0082] (2)取步驟（1)的預(yù)處理后的黃瓜藤蔓和馬鈴薯秸桿與新鮮奶牛糞便混合，加水 攪拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至25 :1，得混合液；
[0083] (3)向步驟（2)的混合液中加入活性污泥作接種物，活性污泥的加入量為混合液 質(zhì)量的55%，調(diào)節(jié)pH值至7. 5,置于厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵；活性污泥 為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分 即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比計為82%。
[0084] (4)步驟（3)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫處理后，供居民燃氣和/或驅(qū)動沼氣發(fā)電機發(fā) 電使用；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用， 沼液用做設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。
[0085] 對比例1 :
[0086] 一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下：
[0087] (1)將新鮮馬鈴薯秸桿粉碎至0. 8cm，取粉碎后的馬鈴薯秸桿200g與新鮮奶牛糞 便200g混合，加水攪拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至25 :1，得混合液；
[0088] (2)向步驟（1)的混合液中加入200g活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 5,置于 厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵；活性污泥為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼 氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比 計為82%。
[0089] 每天測量沼氣產(chǎn)量等指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，該對比例總產(chǎn)量為44000mL，產(chǎn)氣 量為5. 5mL/g*day，甲烷含量59%。
[0090] 對比例2:
[0091] (1)取自然晾干后的馬鈴薯秸桿粉碎至0.8cm，經(jīng)自然晾曬干后馬鈴薯秸桿含水 率以質(zhì)量百分比計為19%，取粉碎后的馬鈴薯秸桿200g與新鮮奶牛糞便200g混合，加水攪 拌均勻，調(diào)節(jié)含水率至80 %，調(diào)節(jié)C/N比至25 :1，得混合液；
[0092] (2)向步驟（1)的混合液中加入200g活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 5,置于 厭氧反應(yīng)器內(nèi)，于溫度35°C下進行厭氧發(fā)酵；活性污泥為從正常連續(xù)運行1個月以上的沼 氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分即為活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比 計為82%。
[0093] 每天測量沼氣產(chǎn)量等指標。經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，該對比例總產(chǎn)量為28000mL，產(chǎn)氣 量為3. 5mL/g*day，甲烷含量59%。
[0094] 對比例3:
[0095] -種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜結(jié)桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，不同之處在于：
[0096] 步驟⑴中只加入占粉碎后的蔬菜秸桿干重5%的催化劑A混合均勻，于溫度 30°C下預(yù)處理4小時；
[0097] 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉（EDTA-Na2)、氯化鈉和 過氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 5wt%，乙二胺四乙酸 鈉（EDTA-Na2)的濃度為0. 25wt%，氯化鈉的濃度為0. 25wt%，過氧化氫的濃度為0. 5wt%。
[0098] 對比例4:
[0099] -種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜結(jié)桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，不同之處在于：
[0100] 步驟⑴中只加入加入占粉碎后的蔬菜秸桿干重5%的催化劑B混合均勻，于溫 度35°C下，采用半封閉式預(yù)降解4天，固液分離后，得預(yù)處理后的馬鈴薯秸桿，新鮮馬鈴薯 秸桿含水率以質(zhì)量百分比計為74%，
[0101] 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫酸 鎂的濃度為〇. 〇5Wt%，硫酸亞鐵的濃度為0. 02被％，硫酸鐵的濃度為0. 02被％，乳酸的濃 度為 0· 25wt%。
[0102] 效果例
[0103] 將實施例1-2及對比例1-4進行產(chǎn)沼氣實驗，經(jīng)20天的厭氧發(fā)酵，總產(chǎn)氣量及每 天產(chǎn)氣量見下表1所示。
[0104] 表1試驗產(chǎn)氣情況表
[0105]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，包括步驟如下： (1) 將蔬菜秸桿進行粉碎，粉碎后的蔬菜秸桿置于密閉容器中，加入占粉碎后的蔬菜秸 桿干重3?8%的催化劑A混合均勻，于溫度25?35°C下預(yù)處理4?8小時；然后加入占 粉碎后的蔬菜秸桿干重3?8%的催化劑B混合均勻，于溫度30 -40°C下，采用半封閉式預(yù) 降解2 - 8天，固液分離，得預(yù)處理后的蔬菜秸桿， 所述的催化劑A為十二烷基磺酸鈉（SDS)、乙二胺四乙酸鈉 （EDTA - Na2)、氯化鈉和過 氧化氫的混合溶液，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0. 3?0. 6wt%，乙二胺四 乙酸鈉 （EDTA - Na2)的濃度為0. 2?0. 35wt %，氯化鈉的濃度為0. 2?0. 35wt %，過氧化 氫的濃度為〇? 3?0? 6wt% ; 所述的催化劑B為硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鐵和乳酸的混合溶液，催化劑B中硫酸鎂的 濃度為〇. 03?0. 06wt %，硫酸亞鐵的濃度為0. 01?0. 03wt %，硫酸鐵的濃度為0. 01? 0? 03wt%，乳酸的濃度為0? 15?0? 35wt% ; (2) 將步驟（1)的預(yù)處理后的蔬菜秸桿與新鮮奶牛糞便和/或豬糞便混合，加水攪拌均 勻，調(diào)節(jié)含水率至80 - 90 %，調(diào)節(jié)C/N比至（20 - 30) : 1，得混合液； (3) 向步驟（2)的混合液中加入活性污泥作接種物，調(diào)節(jié)pH值至7. 2-8.0,置于厭氧 反應(yīng)器內(nèi)，于溫度30 - 37 °C下進行厭氧發(fā)酵； (4) 步驟（3)產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫水脫硫處理后，供居民燃氣和/或驅(qū)動沼氣發(fā)電機發(fā)電使 用；產(chǎn)生的沼渣經(jīng)固液分離后，用做固體有機肥料供大田和/或設(shè)施化蔬菜種植使用，沼液 用做設(shè)施化蔬菜種植的葉面肥使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，所述的蔬菜秸桿為馬鈴薯秸桿、黃瓜藤蔓、南瓜藤蔓、絲瓜藤蔓、辣椒秸桿、西紅 柿秸桿、茄子秸桿中的一種或兩種以上混合，所述的蔬菜秸桿為馬鈴薯秸桿和/或黃瓜藤 蔓，蔬菜結(jié)桿粉碎至〇. 8-1. 2cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，所述的馬鈴薯秸桿為新鮮馬鈴薯秸桿或自然晾干后的馬鈴薯秸桿，新鮮馬鈴薯 秸桿含水率以質(zhì)量百分比計為74% -76%，經(jīng)自然晾曬干后馬鈴薯秸桿含水率以質(zhì)量百分 比計為19-21%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，步驟（1)中新鮮馬鈴薯秸桿與催化劑A混合后預(yù)處理的時間為4-6小時，處理溫 度為30°C;與催化劑B混合后預(yù)處理的時間為2-4天，處理溫度為35°C;步驟（3)中干馬鈴 薯秸桿與催化劑A混合后預(yù)處理的時間為6-8小時，處理溫度為30°C ;與催化劑B混合后 預(yù)處理的時間為6-8天，處理溫度為35°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，催化劑A的加入量與催化劑B的質(zhì)量比為1: 1，催化劑A占粉碎后的蔬菜秸桿干 重的5%，催化劑B占粉碎后的蔬菜秸桿干重的5%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方 法，其特征在于，催化劑A中十二烷基磺酸鈉（SDS)的濃度為0.5wt%，乙二胺四乙酸鈉 (EDTA - Na2)的濃度為0? 25wt%，氯化鈉的濃度為0? 25wt%，過氧化氫的濃度為0? 5wt%， 催化劑B中硫酸鎂的濃度為0.05Wt%，硫酸亞鐵的濃度為0.02Wt%，硫酸鐵的濃度為 0? 02wt %，乳酸的濃度為0? 25wt %。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，步驟（2)中奶牛糞與蔬菜秸桿混合物的質(zhì)量比為（0. 5?2) : (1?3)，進一步優(yōu) 選，奶牛糞與蔬菜秸桿混合物的質(zhì)量比為1:2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，步驟（2)中C/N比為25-30 :1，含水率90%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法，其 特征在于，步驟（3)中活性污泥的加入量為混合液質(zhì)量的45%-55%;所述的活性污泥為從 正常連續(xù)運行1個月以上的沼氣池獲得沼渣沼液混合物，經(jīng)固液分離后，半固體部分即為 活性污泥，含水率以質(zhì)量百分比計為82% -84%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高木質(zhì)纖維素含量蔬菜秸桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的方法， 其特征在于，步驟（3)中厭氧發(fā)酵的溫度為34-36°C，更優(yōu)選35°C，pH值為7. 5。
【文檔編號】C02F11/04GK104357489SQ201410749349
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】付龍云, 王艷芹, 姚利, 楊光, 宋效宗, 袁長波 申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所