一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺的制作方法

本发明涉及生物质能源开发利用与环境，具体为一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺。

背景技术：

1、沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵和甲烷发酵，是指有机物质在一定水分、温度和厌氧条件下，通过各类沼气微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等混合性气体的复杂的生物化学过程，过去几十年来，经过各大院校及相关科研机构通过大量的实验给出的数据是一般加入接种物的量为总投料量的10％～30％，过去的经典数据是厌氧发酵原料的合适碳氮比为(25-30)/1。

2、以往的工艺将整个发酵过程设置成产酸与产甲烷相两相分开装置，农作物秸秆需要在预处理前置装置中完成产酸而后再进入产甲烷流程装置，粪污原料废物的易腐解特性，极易产生发酵酸化现象，导致发酵产气停滞，不宜单相单独厌氧发酵，其次，高固体厌氧发酵也存在一些问题如预处理、混合和输送高固体含量混合物的机械设备问题，物料间存在严重的浓度梯度，传热、传质困难，为此我们提出了一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，以解决上述背景技术中提出了粪污原料废物的易腐解特性，极易产生发酵酸化现象，导致发酵产气停滞，不宜单相单独厌氧发酵，其次，高固体厌氧发酵也存在一些问题如预处理、混合和输送高固体含量混合物的机械设备问题，物料间存在严重的浓度梯度，传热、传质困难的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，包括如下步骤：

3、步骤一：将农作物秸秆和粪污原料放入在密闭空间装置内。

4、步骤二：缓慢加温至常温25℃，持续不断的加料和加温直至55～58℃。

5、步骤三：继续加温并逐步加入一定细度的颗粒秸秆与一定比例的粪污混合原料，梯度增量为粉碎秸秆0.5吨/h→1.0吨/h→1.5吨/h。

6、步骤四：高强度活性的厌氧菌群菌种，继续加温并逐步加入经调料池混合原料搅拌均匀的原料，持续不断的加料和加温直至55～58℃。

7、步骤五：连续进料，每班温度计实时数据记录在册，24小时温度变化下降0.5摄氏度时需要加大供热以保持发酵装置内整体处于58摄氏度高温区段发酵状态。

8、步骤六：运行管理，运行中实时监控检测发酵罐中混合原料料液的ph值。

9、优选的，步骤一所述的投入菌种占到物料总量的60-70％，原料的碳氮比(0.5-1)/1。

10、优选的，步骤三所述的实时通过气体流量计观察8小时总量变化数据对比并记录在册，运行班组设定为8小时一班，交班数据产气量处于上升状态时，继续缓慢增加投料数量，直到产气量持续上升其ph值稳定在最佳发酵区间，达到1:5时的工艺设计目标。

11、优选的，农作物秸秆包括稻秸、玉米秸、麦秸、黄瓜秸秆、辣椒秸秆中一种或几种，粪污原料包括猪粪、牛粪、鸡粪和人粪中一种或几种。

12、优选的，密闭空间装置为半地下钢混结构发酵罐。

13、优选的，步骤六所述的运行中随时检测ph值在线检测，当其值处于下降状态时需要适时加入约当时原料质量的1/3的干鸡粪，持续添加以防止发酵原料的酸化趋向直至ph值处于最佳数据。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、该农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，特别优异的厌氧发酵菌种，只有具有强大的活性菌群菌种才能够高效消化秸秆缩短发酵时间而提高单位容积日产气率。

16、2、该农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，采用大接种方式，大量的菌群菌种为了自身的殖繁增生维持生命旺盛的需要而在短时间内需要消化大量的农作物秸秆。

17、3、该农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，一改过去为避免消耗自产沼气多占比而选择中温区段发酵，本工艺充分发挥了农作物秸秆在发酵过程中的伴生热加上各个节点上的余热回收再利用，使得在消耗很小的状态下实现高温区段发酵，大幅提升了厌氧发酵的效率。

18、4、该农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，缓慢速度增温获得的高温的发酵环境结合缓慢合适的碳素原料增量逐渐增强的菌群活性形成极强的产甲烷菌群活性得到极大的激发并进入良性循环：碳素原料增量→激发菌群活性→吞噬更多碳素原料→碳素原料增量，如此循环，保持不间断地足量加入碳素原料，让菌群吞噬的原料保持良好的消化状态，使得产甲烷菌群分解碳素原料转化成甲烷产能得到充分地释放，产气量呈现螺旋上升，如此，既能保持菌群菌种的活性旺盛也能大幅度提高单位时间产气量，适时添加高氮粪污以及不间断地给产甲烷菌群菌种输送含碳原料加上稳定的高温环境即可让产甲烷菌群菌种得以扶壮而不衰退减效。

技术特征：

1.一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：步骤一所述的投入菌种占到物料总量的60-70％，原料的碳氮比(0.5-1)/1。

3.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：步骤三所述的实时通过气体流量计观察8小时总量变化数据对比并记录在册，运行班组设定为8小时一班，交班数据产气量处于上升状态时，继续缓慢增加投料数量，直到产气量持续上升其ph值稳定在最佳发酵区间，单位容积日产气率达到1:5时的工艺设计目标。

4.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：农作物秸秆包括稻秸、玉米秸、麦秸、黄瓜秸秆、辣椒秸秆中一种或几种，粪污原料包括猪粪、牛粪、鸡粪和人粪中一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：密闭空间装置为半地下钢混结构发酵罐。

6.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，其特征在于：步骤六所述的运行中随时检测ph值在线检测，当其值处于下降状态时需要适时加入约当时原料质量的1/3的干鸡粪，持续添加以防止发酵原料的酸化趋向直至ph值处于最佳数据。

技术总结
本发明公开了生物质能源开发利用与环境技术领域的一种农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，包括如下步骤：步骤一：将农作物秸秆和粪污原料放入在密闭空间装置内，步骤二：缓慢加温至常温25℃，持续不断的加料和加温直至55～58℃，步骤三：继续加温并逐步加入一定细度的颗粒秸秆与一定比例的粪污混合原料，梯度增量为粉碎秸秆0.5吨/h→1.0吨/h→1.5吨/h，步骤四：高强度活性的厌氧菌群菌种，继续加温并逐步加入经调料池混合原料搅拌均匀的原料，持续不断的加料和加温直至55～58℃，步骤五：连续进料，每班温度计实时数据记录在册，该农作物秸秆混合粪污原料生产沼气的发酵工艺，结构设计合理，提高单位容积日产气率。

技术研发人员：姚旭华,赵炳森,康振旺,熊元月
受保护的技术使用者：赵炳森
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13