一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法，属于厌氧发酵沼气生产技术领域。本发明专利技术为解决目前秸秆预处理废液含有较高的悬浮物颗粒、较低pH，导致其厌氧发酵效率低下影响其产沼气性能的问题以及秸秆预处理废液和稻壳灰的资源利用率低的问题。本发明专利技术的方法在现有秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气的方法中，向秸秆预处理废液中加入稻壳灰对其进行预处理，再将其当作发酵原料进行厌氧发酵。以农业废弃物稻壳灰作为吸附剂，通过降低秸秆预处理废液中的悬浮物含量和增大其pH提升厌氧发酵性能，促进厌氧发酵过程中的产甲烷效率，同时有效提高秸秆预处理废液和稻壳资源利用率。和稻壳资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法


[0001]本专利技术属于厌氧发酵沼气生产
，具体涉及一种用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法。

技术介绍

[0002]我国是世界上最大的农业国家之一，秸秆资源丰富，除直接用于农田肥料、牲畜饲料、燃料取暖外、还常用于造纸、复合材料加工和清洁制浆等领域。但因秸秆本身结构紧密，直接利用效率较低，常通过对秸秆进行水热、酶解等预处理，提高其利用率，但这也带来了秸秆预处理产生的废液难以利用的问题。
[0003]厌氧发酵作为农业废弃物的重要利用手段之一，具有成本低，反应系统密闭，对环境危害小等特点，可用于处理秸秆预处理废液。但秸秆预处理废液含有较高的悬浮物颗粒，以及较低pH，会导致其厌氧发酵效率低下。因此，厌氧发酵前，对秸秆预处理废液进行处理，以提高其厌氧发酵产沼气性能是有待解决的问题。
[0004]稻壳灰作为冬季取暖时锅炉燃烧稻壳产生的附属产物，燃烧不充分时，具有良好的吸附效果，但目前主要进行堆存处理，利用率低下，对于稻壳灰本身吸附性能的利用非常少。尤其，目前在利用稻壳灰提升秸秆预处理废液厌氧发酵性能方面的研究仍存在空白。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法。通过稻壳灰对秸秆预处理废液进行处理，以解决目前秸秆预处理废液中悬浮物含量高、pH低，导致其厌氧发酵效率低下的问题，同时也解决了秸秆预处理废液和稻壳灰的资源利用率低的问题。
[0006]本专利技术的采用的技术方案为：
[0007]一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法，所述方法包括如下步骤：首先向秸秆预处理废液中加入稻壳灰，设置温度和搅拌速率进行反应，所述稻壳灰的添加量为60～200g/L，设置温度为20～43℃，搅拌速率为100～160rpm，反应时间为7～30h，反应后过滤除去稻壳灰得到稻壳灰处理过的秸秆预处理废液，再以稻壳灰处理过的秸秆预处理废液为原料进行中温厌氧发酵。
[0008]进一步地，所述秸秆预处理废液为玉米秸秆水热预处理废液。
[0009]进一步地，所述稻壳灰为额定热功率不小于0.05MW且不大于0.7MW的小型生物质锅炉燃烧稻壳获得。
[0010]进一步地，所述稻壳灰的粒径X在下述任意一个数值范围之内，所述数值范围包括：X>425μm、425μm>X>178μm、178μm>X>125μm。
[0011]进一步地，所述稻壳灰的添加量为100～150g/L。
[0012]进一步地，所述设置的温度为20～40℃，搅拌速度为100～150rpm。
[0013]进一步地，所述稻壳灰处理秸秆预处理废液的反应时间为8～30h。
[0014]进一步地，所述玉米秸秆水热预处理废液为通过将玉米秸秆柔丝粉碎至约4cm，再经水热处理，固液分离得到的液体。
[0015]进一步地，所述水热处理的条件为固液比1：9～15，180℃度处理10min。
[0016]本专利技术公开的利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法，以农业废弃物稻壳灰作为吸附剂，成功通过降低玉米秸秆水热预处理废液中的悬浮物含量和增大其pH提升了厌氧发酵性能。经稻壳灰预处理后玉米玉米秸秆水热预处理废液相比于未经过预处理的，厌氧发酵系统稳定性更好，发酵7天的累积甲烷产量增加134.59％。
[0017]本专利技术以来源广泛的稻壳灰为吸附剂，有效提高了我国每年大量剩余稻壳资源的有效利用率，同时还可以减轻以往厌氧发酵工艺上对氢氧化钠等试剂的消耗，符合绿色发展要求。并且除pH外，由于悬浮物覆盖接种物，影响其活性也是限制厌氧发酵的主要因素之一。因此，通过本方法降低秸秆预处理废液中的悬浮物含量，可在一定程度上促进厌氧发酵过程中的产甲烷效率，进而改善厌氧发酵性能。
附图说明
[0018]图1为稻壳灰添加量对稻壳灰提升秸秆预处理废液pH的影响情况，A
‑
D的稻壳灰粒径：未筛分、X>425μm、425μm>X>178μm、178μm>X>125μm；
[0019]图2稻壳灰添加量对降低秸秆废液SS的影响情况，A
‑
D的稻壳灰粒径：未筛分、X>425μm、425μm>X>178μm、178μm>X>125μm；
[0020]图3稻壳灰添加量对降低秸秆废液COD的影响情况，A
‑
D的稻壳灰粒径：未筛分、X>425μm、425μm>X>178μm、178μm>X>125μm；
[0021]图4稻壳灰作用前后的秸秆预处理废液厌氧发酵产气情况，A)容积甲烷产量；B)累积甲烷产量；图5厌氧发酵过程中发酵液的COD含量；
[0022]图6厌氧发酵过程中发酵液的pH(A)和ORP(B)随发酵时间的变化图；
[0023]图7厌氧发酵过程中发酵液的总VFA含量。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供一种利用稻壳灰降低玉米秸秆水热预处理废液中悬浮物含量和增大其pH，进而提升其厌氧发酵性能的方法，除玉米秸秆外，本方法同样适用于水稻等其它生物质预处理液。根据反应温度、稻壳灰粒径和添加量共设计三组实验，以此探究三者对稻壳灰增大玉米秸秆水热预处理废液pH和降低其悬浮物含量的影响。
[0025]具体步骤如下：
[0026](1)将稻壳灰进行干燥、筛分，得到不同粒径的稻壳灰；
[0027](2)将步骤(1)得到的不同粒径的稻壳灰分别加入秸秆预处理废液中，设置相同的反应温度与搅拌速度进行反应；
[0028](3)每隔一定时间测定步骤(2)中稻壳灰预处理后秸秆预处理废液的pH、COD和SS含量，并与未经稻壳灰预处理的秸秆预处理废液进行对比；
[0029](4)将稻壳灰处理后的秸秆预处理废液和未经稻壳灰处理的秸秆预处理废液分别
进行厌氧发酵，测定沼气产量、COD和VFA等数据变化。
[0030]在本专利技术中，若无特殊说明，所采用的试剂、仪器均为本领域常规市售产品。
[0031]本专利技术将稻壳灰依次进行干燥筛分，得到不同粒径下的稻壳灰，并干燥保存，所述筛分处理的设备优选为电动自动筛分机，但不作强制要求，采用本领域常规市售产品即可。
[0032]在本专利技术中，若无特殊说明，所进行的操作温度均为室温条件。
[0033]在本专利技术中，所述振荡条件采用振荡培养箱控制，对该设备无特殊要求和限制，采用本领域常规市售产品即可。振荡速度和振荡方式维持在使稻壳灰与所处理废液均匀混合，但又不黏附在容器壁上即可，无具体限制。
[0034]在本专利技术中，所述pH测试方法为玻璃电极法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用稻壳灰提高秸秆预处理废液厌氧发酵产沼气性能的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：首先向秸秆预处理废液中加入稻壳灰，设置温度和搅拌速率进行反应，所述稻壳灰的添加量为60～200g/L，设置温度为20～43℃，搅拌速率为100～160rpm，反应时间为7～30h，反应后过滤除去稻壳灰得到稻壳灰处理过的秸秆预处理废液，再以稻壳灰处理过的秸秆预处理废液为原料进行中温厌氧发酵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆预处理废液为玉米秸秆水热预处理废液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稻壳灰为额定热功率不小于0.05MW且不大于0.7MW的小型生物质锅炉燃烧稻壳获得。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稻壳灰的粒径X在下述任意一个数值范围之内，所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：于艳玲，许天丽，曹永娜，尚宏儒，李崯雪，
申请(专利权)人：哈工大郑州研究院，
类型：发明
国别省市：