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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610221990.0 (22)申请日 2016.04.11 (71)申请人 中国农业大学 地址 100193 北京市海淀区圆明园西路2号 (72)发明人 王小芬崔宗均刘晋欢刘晶晶 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 王文君 (51)Int.Cl. C12P 5/02(2006.01) (54)发明名称 一种利用纤维素类原料制备沼气的方法 (57)摘要 本发明涉及一种利用纤维素类原料制备沼 气的方法， 其步骤为： 1)将纤维素类原料收割。
2、后 切成小段， 密封无氧条件下避光保存2533天， 得青贮； 2)将所述青贮与污泥混合进行无氧发 酵， 得沼气。 本发明所述的方法先对纤维素类原 料进行青贮， 保留了原料的营养物质， 降低了木 质纤维素含量； 进一步通过优化后续的发酵工 艺， 可以保证甲烷产出不间断， 具有广阔的应用 前景。 权利要求书1页 说明书3页 CN 105755054 A 2016.07.13 CN 105755054 A 1.一种利用纤维素类原料制备沼气的方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 1)将纤维素类原料收割后切成小段， 密封无氧条件下避光保存2533天， 得青贮； 2)将所述青贮与污泥混合进行无氧发酵， 得。
3、沼气。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述污泥的含固率为5.56.5。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述青贮与污泥的质量体积比为12： 20。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述无氧发酵的温度为3037。 5.根据权利要求1或4所述的方法， 其特征在于， 所述污泥为运行良好的连续发酵反应 器的活性污泥。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述步骤1)中， 控制所述避光保存的温度 为25-30。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 将所述纤维素类原料切成12cm的小段。 8.根据权利要求1或7所述的方法， 其特征在于， 。
4、所述纤维素类原料为柳枝稷。 9.根据权利要求18任一项所述的方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 1)柳枝稷收割后立即切碎成1-2cm， 不经萎蔫， 在无氧条件下于25-30避光贮存28 32天， 得青贮； 2)取所述青贮与含固率6.06.2的污泥按质量体积比68:100混合， 控制温度为33 36， 在无氧条件下进行发酵， 收集得到沼气。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105755054 A 2 一种利用纤维素类原料制备沼气的方法 技术领域 0001 本发明涉及生物能源领域， 具体涉及一种利用纤维素类原料生产沼气的方法。 背景技术 0002 近年来， 产业沼气在我国有着强大的需求和市场，。
5、 但在发展过程中需要稳定持续 的原料供应， 而传统原料资源有限， 能源作物或能源草作为重要的纤维素原料， 可以经微生 物厌氧发酵生产沼气， 是重要的生物质能转化技术之一。 0003 纤维素原料是地球上最丰富的生物质原料， 在利用农林废弃物及能源作物进行厌 氧发酵的过程中， 必然伴随着木质纤维素的降解。 木质纤维素本身分子量大， 纤维素、 半纤 维素及木质素相互缠绕， 结构复杂， 性质稳固。 在厌氧发酵过程中， 阻碍微生物的分解利用， 产气速率较低。 因此， 最大效率， 低成本的提高纤维素原料的厌氧产甲烷效率是目前研究的 热点。 0004 能源作物的生长具有季节性， 为了保证甲烷产出不间断， 收。
6、获的能源作物必须用 适当的方式贮存。 发酵原料收获后的贮存方式一般分为两种， 主要以晒制干草和制作青贮 为主。 物料收获后杀青， 制作成干粉状态进行厌氧发酵， 是常用的方式， 且操作简单， 易于发 酵。 青贮是在厌氧环境下乳酸菌利用糖分发酵并产生乳酸的过程， 可使青贮料的pH降低到 3.84.2， 抑制各种微生物的活动， 达到保存作物目的的过程。 但是， 现有技术中青贮后再 用来发酵产甲烷的工艺还不够成熟， 不能高效地产沼气。 发明内容 0005 (一)要解决的技术问题 0006 为解决现有技术中不能利用青贮原料高效地产沼气的缺陷， 本发明提供一种利用 青贮进行无氧发酵制备沼气的方法。 000。
7、7 (二)技术方案 0008 本发明所述的沼气的制备方法， 包括如下步骤： 0009 1)将纤维素类原料收割后切成小段， 无氧条件下避光保存2533天， 得青贮； 0010 2)将所述青贮与污泥混合进行无氧发酵， 得沼气。 0011 本发明中， 所述污泥的含固率TS为5.56.5。 0012 本发明中， 所述青贮与污泥的质量体积比为12： 20， 控制青贮与污泥中固形物的 质量比为1:12； 选择这样的料泥比可以较好的发挥青贮的甲烷发酵潜力。 0013 本发明中， 所述污泥为运行良好的连续发酵反应器的活性污泥， 此类污泥微生物 种类丰富， 有利于甲烷发酵的快速启动。 0014 本发明中， 所述。
8、无氧发酵的温度为3037。 在该温度下， 污泥中的微生物生命活 动最活跃， 有利于充分地进行无氧发酵。 0015 本发明中， 所述步骤1)中， 控制所述避光保存的温度为25-30， 在这种温度下， 有 益于乳酸菌生长。 说明书 1/3 页 3 CN 105755054 A 3 0016 本发明中， 将所述纤维素类原料切成12cm的小段。 切成12cm的小段， 有利于后 续与污泥的充分混合， 有利于无氧发酵的充分进行。 0017 本发明中， 所述密封无氧条件为将所述小段装入容器中压实后密封。 采用这种方 法， 可方便地得到无氧条件。 0018 本发明中， 所述纤维素类原料为柳枝稷。 柳枝稷是一种。
9、优良的牧草作物， 也是一种 能源作物， 它是一种多年生草本， 生长迅速， 生物质产量高； 柳枝稷的培养成本低， 产量高， 经济潜能巨大； 而且， 柳枝稷对水分和养分的利用效率高， 适应性强； 进一步的， 柳枝稷不占 用耕地， 充分利用边际土地， 对环境适应性强。 0019 本发明所述的方法， 优选包括如下步骤： 0020 1)柳枝稷收割后立即切碎成1-2cm， 不经萎蔫， 在无氧条件下于25-30避光贮存 2832天， 得青贮； 0021 2)取所述青贮与含固率6.06.2的污泥按质量体积比68:100混合， 控制温度 为3336， 在无氧条件下进行发酵， 收集得到沼气。 0022 (三)有益。
10、效果 0023 同将原料晒干相比， 青贮技术保留了原料的营养物质， 降低了木质纤维素含量， 有 利于甲烷菌利用， 因此， 青贮既是一种贮存原料的方式， 也可当作一种预处理方式， 有助于 纤维素类原料产生甲烷。 0024 本发明所用的青贮方式， 操作简易， 成本低廉， 进一步通过优化后续的发酵工艺， 可以保证甲烷产出不间断， 而且可以显著提高纤维素物料的产气率， 具有广阔的应用前景。 具体实施方式 0025 以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。 0026 以下实施例中选用柳枝稷为纤维素类原料， 但本发明所述的添加剂不仅仅可应用 于柳枝稷， 可应用于任何适宜产甲烷的纤维素类原料。。
11、 0027 实施例1 0028 本实施例涉及一种利用柳枝稷进行无氧发酵制备沼气的方法， 包括如下步骤： 0029 1)柳枝稷收割后立即切碎成1-2cm长， 不经萎蔫直接填装于容器中， 压实密封后于 25-30避光保存， 贮存30天得青贮； 0030 2)取所述青贮35g与500mLTS为6.2的污泥混合， 控制温度为35， 在无氧条件 下进行发酵， 收集得到沼气， 在发酵的过程中发酵液每天搅拌一次， 发酵周期为20天。 0031 实施例2 0032 本实施例涉及一种利用柳枝稷进行无氧发酵制备沼气的方法， 包括如下步骤： 0033 1)柳枝稷收割后立即切碎成1-2cm长， 不经萎蔫直接填装于容器。
12、中， 压实密封后于 25-30避光保存， 贮存25天得青贮； 0034 2)取所述青贮25g与500mLTS为6.5的污泥混合， 控制温度为30， 在无氧条件 下进行发酵， 收集得到沼气， 在发酵的过程中发酵液每天搅拌一次， 发酵周期为20天。 0035 实施例3 0036 本实施例涉及一种利用柳枝稷进行无氧发酵制备沼气的方法， 包括如下步骤： 0037 1)柳枝稷收割后立即切碎成1-2cm长， 不经萎蔫直接填装于容器中， 压实密封后于 说明书 2/3 页 4 CN 105755054 A 4 25-30避光保存， 贮存33天得青贮； 0038 2)取所述青贮50g与500mLTS为5.5的污。
13、泥混合， 控制温度为37， 在无氧条件 下进行发酵， 收集得到沼气， 在发酵的过程中发酵液每天搅拌一次， 发酵周期为20天。 0039 对比例1 0040 同实施例1相比， 其区别在于， 青贮过程中控制温度为20， 青贮时间为20天。 0041 对比例2 0042 同实施例1相比， 其区别在于， 步骤2)中， 取所述青贮15g与500mLTS为5.0的污 泥混合， 控制温度为37。 0043 对比例3 0044 同实施例1相比， 其区别在于， 步骤1)中， 不进行青贮， 用晒干后的柳枝稷进行无氧 发酵。 0045 实验例 0046 对实施例13和对比例13第6天产生的发酵气体， 检测其中的甲烷。
14、含量(日本岛 津QP2010型气相色谱-质谱仪)， 挥发性有机酸(日本岛津LC-20A高效液相色谱仪)含量， 及 发酵液中的微生物多样性(Miseq高通量测序)。 0047 0048 可见， 纤维素物料经青贮后， 可以提高原料的可溶性物质及有机酸含量， 降低纤维 素和木质素含量， 提高发酵体系内的细菌群落多样性， 有助于提高纤维素物料的产气率。 0049 虽然， 上文中已经用一般性说明、 具体实施方式及试验， 对本发明作了详尽的描 述， 但在本发明基础上， 可以对之作一些修改或改进， 这对本领域技术人员而言是显而易见 的。 因此， 在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进， 均属于本发明要求保护的 范围。 说明书 3/3 页 5 CN 105755054 A 5 。