一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法.pdf

本发明公开了一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：原料甘蔗叶的预处理：将收获后的甘蔗叶切成小段或粉碎、加水湿润一段时间；然后直接堆沤或加入0.5～1％的绿秸灵搅拌均匀堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持三天以上；将所得混合料与接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到发酵装置中；封闭发酵装置，控制反应温度在35-38℃，进行发酵产气，经过1～2天即可产生沼气，即目标产品。本发明不仅极大地缓解国内当前能源不足的问题，而且有助于节能环保，将其沼渣还田，以改良土壤，减少化肥用量，从而降低甘蔗的生产成本。

1、  一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
(1)原料甘蔗叶的预处理：将收获后的甘蔗叶切成小段或粉碎、加水湿润一段时间；
(2)然后直接堆沤或加入0.5～1％的绿秸灵搅拌均匀堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持三天以上；
(3)将步骤(2)中所得混合料与接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到发酵装置中；
(4)封闭发酵装置，发酵装置的出气口通过输气管道连接储气装置，控制反应温度在35-38℃，进行发酵产气，经过1～2天即可产生沼气，即目标产品；发酵经过20～50天，甘蔗叶中可厌氧生物降解的有机物质基本被微生物作用转化为沼气，当发酵装置每日反应产气量大幅度降低时，反应即可结束，再进行新一轮发酵。

2、  根据权利要求1所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述的甘蔗叶原料的预处理为：将收获后的甘蔗叶切成1～3cm的小段；或者通过秸秆揉搓粉碎机粉碎，加水调整其含水率为60～65％。

3、  根据权利要求1所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述的甘蔗叶原料的预处理的过程中，被切段或粉碎的甘蔗叶原料加水湿润后，与溶于水中的含N元素物质混合，控制所得到的混合料，使其碳氮比为20～30∶1，含水率为65～70％。

4、  根据权利要求1或2所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述加入0.5～1％的绿秸灵搅拌均匀后的混合物料的含水率为75％～80％。

5、  根据权利要求3所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述含氮元素物质为尿素、碳酸氢铵或畜禽粪便中一至多种。

6、  根据权利要求1所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述接种物为上轮发酵后的沼渣。

7、  根据权利要求1所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：接种物投入体积量不少于投加原料甘蔗叶体积的30％。

8、  根据权利要求1所述的以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其特征在于：所述发酵装置每日反应产气量大幅度降低，是指日产气量低于平均日产气量的40％。

一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法
技术领域
本发明涉及一种将生物有机物质原料转化成可燃烧气体的方法，具体是一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，石油、天然气、煤炭等资源供需缺口逐年增大，价格也不断上涨，许多农户舍不得也消费不起昂贵的煤气和煤炭。而在生物有机物质原料方面，甘蔗是我国热带、亚热带地区最大宗的作物，2005年种植面积已达141.4万hm²，在世界上排第三位。每年收获后遗弃在甘蔗地中的甘蔗叶、甘蔗梢一般每公顷约15t～16t，按此计算，我国每年遗弃在甘蔗地中的甘蔗叶总量约达2100万吨，这些遗弃在蔗田中的大量甘蔗叶，如果不进行处理将无法进行后续作业，如耕整地、开沟破垄甚至到甘蔗苗期的培土作业等。为了不妨碍田间作业，目前处理遗弃在甘蔗地中的甘蔗叶的方法有：(1)焚烧，目前在我国绝大多数甘蔗叶都是被就地焚烧，焚烧时会产生大量烟雾，严重污染了空气，而且影响周围公路、铁路和民航的安全，还易引发火灾，严重影响到人们的正常生活。(2)粉碎还田，国外一般采用大功率拖拉机牵引加重圆盘耙来辗轧碎叶，但功率消耗大，粉碎率不高；国内从上世纪80年代以来，有广西农垦、粤西农垦、江西拖拉机厂、广东湛江农垦科学研究所和中国热带农业科学院农业机械研究所等先后研制了甘蔗叶粉碎机械，但到目前为止，甘蔗叶粉碎还田机械尚未得到大面积推广应用。甘蔗叶含有丰富的有机物质，将其看成一种能源资源进行沼气发酵利用，目前在国内外还未有报道。
干法发酵是指以固体有机废弃物为原料(其中干物质浓度在20％以上)，利用水解产酸菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌将其分解为CH₄、CO₂、H₂S等气体的发酵工艺。其主要优点是节约用水，池容产气率和池容效率较高，可缩小沼气池体积，沼渣不需脱水即可作为肥料加工使用，简化了操作，降低了成本等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法。通过该方法将甘蔗叶粉碎发酵制成沼气，不仅极大地缓解国内当前能源不足的问题，而且有助于节能环保，将其沼渣还田，以改良土壤，减少化肥用量，从而降低甘蔗的生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其具体步骤如下：
(1)原料甘蔗叶的预处理：将收获后的甘蔗叶切成小段或粉碎、加水湿润一段时间；
(2)然后直接堆沤或加入0.5～1％的绿秸灵搅拌均匀堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持三天以上；
(3)将步骤(2)中所得混合料与接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到发酵装置中；
(4)封闭发酵装置，发酵装置的出气口通过输气管道连接储气装置，控制反应温度在35-38℃，进行发酵产气，经过1～2天即可产生沼气，即目标产品；发酵经过20～50天，甘蔗叶中可厌氧生物降解的有机物质基本被微生物作用转化为沼气，当发酵装置每日反应产气量大幅度降低时，反应即可结束，再进行新一轮发酵。
所述的甘蔗叶原料的预处理为：将收获后的甘蔗叶切成1～3cm的小段；或者通过秸秆揉搓粉碎机粉碎，加水调整其含水率为60～65％。
所述的甘蔗叶原料的预处理的过程中，被切段或粉碎的甘蔗叶原料加水湿润后，与溶于水中的含N元素物质混合，控制所得到的混合料，使其碳氮比为20～30∶1，含水率为65～70％。
所述含氮元素物质为尿素、碳酸氢铵或畜禽粪便中一至多种。
所述接种物为上轮发酵后的沼渣。
所述加入0.5～1％的绿秸灵搅拌均匀后的混合物料的含水率为75％～80％。
所述步骤(3)中，接种物投入的体积量不少于投加原料甘蔗叶体积的30％。
所述发酵装置每日反应产气量大幅度降低，是指日产气量低于平均日产气量的40％。
本发明的有益效果：本发明充分实现了甘蔗叶的资源化和无害化的利用，将破坏生态环境的甘蔗叶转化成为一种能源资源。全国甘蔗的种植面积已达140多万hm²，以每公顷约10t～11t(干物质)甘蔗叶计算，每年遗弃在甘蔗地中的甘蔗叶总量达1400万吨以上，按利用率50％计算，根据研究甘蔗叶干物质产气潜力可以达到0.2～0.3m³/kg，以上原料总共可以产气140000～210000万立方米的沼气，可以替代150～225万吨标准煤。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明的制备沼气的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，实施例1：某农户家利用甘蔗叶制备沼气，以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其具体步骤如下。
(1)原料甘蔗叶的粉碎处理，将收获后的甘蔗叶切成1～3cm的小段；
(2)向步骤(1)中所得的甘蔗叶150kg中加水调整其含水率为60％，湿润20小时；
(3)将含N元素物质尿素15kg溶于水中再添加到步骤(2)中湿润后的甘蔗叶，混合，得到混合料，使其混合料的碳氮比为20∶1，含水率为65％；
(4)将0.5kg绿秸灵溶于水中加入到步骤(3)所得的混合料中，调整其含水率为75％，搅拌均匀进行堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持三天；
(5)将步骤(4)中所得混合料与其体积40％的接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到2立方米的沼气发酵装置中；
(6)封闭发酵装置，发酵装置的出气口通过输气管道连接储气装置，控制反应温度在35～38℃，进行发酵产气，反应第2天即开始产气，当反应进行到36天，发酵装置每日反应产气量大幅度降低时，即日产气量低于平均日产气量的40％时，结束一轮反应，取出大部分沼渣，再投料、接种进行新一轮反应。
在步骤(6)中储气装置的出气管上接流量计，每天进行沼气体积的计量，日产气量结果见图1，总产气量为38.2m³。
实施例2：某农户家利用甘蔗叶制备沼气，以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其具体步骤如下。
(1)原料甘蔗叶的粉碎处理，将收获后的甘蔗叶切成1～3cm的小段；
(2)向步骤(1)中所得的甘蔗叶150kg中加水调整其含水率为62.5％，湿润22小时；
(3)将含N元素物质尿素15kg溶于水中再添加到步骤(2)中湿润后的甘蔗叶，混合，得到混合料，使其混合料的碳氮比为25∶1，含水率为67.5％；
(5)将0.8kg绿秸灵溶于水中加入到步骤(3)所得的混合料中，调整其含水率为77.5％，搅拌均匀进行堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持四天；
(5)将步骤(4)中所得混合料与其体积40％的接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到2立方米的沼气发酵装置中；
(6)封闭发酵装置，发酵装置的出气口通过输气管道连接储气装置，控制反应温度在37℃，进行发酵产气，反应第2天即开始产气，当反应进行到36天，发酵装置每日反应产气量大幅度降低时，即日产气量低于平均日产气量的40％时，结束一轮反应，取出大部分沼渣，再投料、接种进行新一轮反应。
在步骤(6)中储气装置的出气管上接流量计，每天进行沼气体积的计量，日产气量结果见图1，总产气量为38.2m³。
实施例3：某农户家利用甘蔗叶制备沼气，以甘蔗叶为原料干发酵制备沼气的方法，其具体步骤如下。
(1)原料甘蔗叶的粉碎处理，将收获后的甘蔗叶切成1～3cm的小段；
(2)向步骤(1)中所得的甘蔗叶150kg中加水调整其含水率为65％，湿润24小时；
(3)将含N元素物质尿素15kg溶于水中再添加到步骤(2)中湿润后的甘蔗叶，混合，得到混合料，使其混合料的碳氮比为30∶1，含水率为70％；
(6)将1kg绿秸灵溶于水中加入到步骤(3)所得的混合料中，调整其含水率为80％，搅拌均匀进行堆沤，待堆沤温度达到50℃以上后，维持四天；
(5)将步骤(4)中所得混合料与其体积40％的接种物混合均匀进行接种，得到发酵原料，并投入到2立方米的沼气发酵装置中；
(6)封闭发酵装置，发酵装置的出气口通过输气管道连接储气装置，控制反应温度在38℃，进行发酵产气，反应第2天即开始产气，当反应进行到36天，发酵装置每日反应产气量大幅度降低时，即日产气量低于平均日产气量的40％时，结束一轮反应，取出大部分沼渣，再投料、接种进行新一轮反应。
在步骤(6)中储气装置的出气管上接流量计，每天进行沼气体积的计量，日产气量结果见图1，总产气量为38.2m³。