專利名稱：一種以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將生物有機物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成可燃燒氣體的方法，具體是一種以甘蔗葉為 原料干發(fā)酵制備沼氣的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油、天然氣、煤炭等資源供需缺口逐年增大，價格也不斷 上漲，許多農(nóng)戶舍不得也消費不起昂貴的煤氣和煤炭。而在生物有機物質(zhì)原料方面，甘蔗是 我國熱帶、亞熱帶地區(qū)最大宗的作物，2005年種植面積已達141.4萬hm2，在世界上排第三 位。每年收獲后遺棄在甘蔗地中的甘蔗葉、甘蔗梢一般每公頃約15t 16t，按此計算，我國 每年遺棄在甘蔗地中的甘蔗葉總量約達2100萬噸，這些遺棄在蔗田中的大量甘蔗葉，如果不 進行處理將無法進行后續(xù)作業(yè)，如耕整地、開溝破壟甚至到甘蔗苗期的培土作業(yè)等。為了不 妨礙田間作業(yè)，目前處理遺棄在甘蔗地中的甘蔗葉的方法有(1)焚燒，目前在我國絕大多 數(shù)甘蔗葉都是被就地焚燒，焚燒時會產(chǎn)生大量煙霧，嚴重污染了空氣，而且影響周圍公路、 鐵路和民航的安全，還易引發(fā)火災(zāi)，嚴重影響到人們的正常生活。(2)粉碎還田，國外一般 采用大功率拖拉機牽引加重圓盤耙來輾軋碎葉，但功率消耗大，粉碎率不高；國內(nèi)從上世紀80 年代以來，有廣西農(nóng)墾、粵西農(nóng)墾、江西拖拉機廠、廣東湛江農(nóng)墾科學(xué)研究所和中國熱帶農(nóng) 業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械研究所等先后研制了甘庶葉粉碎機械，但到目前為止，甘蔗葉粉碎還田機
械尚未得到大面積推廣應(yīng)用。甘蔗葉含有豐富的有機物質(zhì)，將其看成一種能源資源進行沼氣 發(fā)酵利用，目前在國內(nèi)外還未有報道。
干法發(fā)酵是指以固體有機廢棄物為原料(其中干物質(zhì)濃度在20%以上)，利用水解產(chǎn)酸菌、 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和產(chǎn)甲垸菌將其分解為CH4、 C02、 H2S等氣體的發(fā)酵工藝。其主要優(yōu)點是節(jié)約 用水，池容產(chǎn)氣率和池容效率較高，可縮小沼氣池體積，沼渣不需脫水即可作為肥料加工使 用，簡化了操作，降低了成本等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法。通過該方法將甘蔗 葉粉碎發(fā)酵制成沼氣，不僅極大地緩解國內(nèi)當前能源不足的問題，而且有助于節(jié)能環(huán)保，將 其沼渣還田，以改良土壤，減少化肥用量，從而降低甘蔗的生產(chǎn)成本。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法， 其具體步驟如下
(1)原料甘蔗葉的預(yù)處理將收獲后的甘蔗葉切成小段或粉碎、加水濕潤一段時間；(2) 然后直接堆漚或加入0.5 1%的綠秸靈攪拌均勻堆漚，待堆漚溫度達到50'C以上后， 維持三天以上；
(3) 將步驟(2)中所得混合料與接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原料，并投入到發(fā) 酵裝置中；
(4) 封閉發(fā)酵裝置，發(fā)酵裝置的出氣口通過輸氣管道連接儲氣裝置,控制反應(yīng)溫度在35-38 °C ，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，經(jīng)過1 2天即可產(chǎn)生沼氣，即目標產(chǎn)品；發(fā)酵經(jīng)過20 50天，甘蔗葉 中可厭氧生物降解的有機物質(zhì)基本被微生物作用轉(zhuǎn)化為沼氣，當發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣量大 幅度降低時，反應(yīng)即可結(jié)束，再進行新一輪發(fā)酵。
所述的甘蔗葉原料的預(yù)處理為將收獲后的甘蔗葉切成l 3cm的小段；或者通過秸稈揉 搓粉碎機粉碎，加水調(diào)整其含水率為60~65%。
所述的甘蔗葉原料的預(yù)處理的過程中，被切段或粉碎的甘蔗葉原料加水濕潤后，與溶于 水中的含N元素物質(zhì)混合，控制所得到的混合料，使其碳氮比為20 30:1,含水率為65 70%。
所述含氮元素物質(zhì)為尿素、碳酸氫銨或畜禽糞便中一至多種。
所述接種物為上輪發(fā)酵后的沼渣。
所述加入0. 5 1%的綠秸靈攪拌均勻后的混合物料的含水率為75% 80%。 所述步驟(3)中，接種物投入的體積量不少于投加原料甘蔗葉體積的30%。 所述發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣量大幅度降低，是指日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的40%。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明充分實現(xiàn)了甘蔗葉的資源化和無害化的利用，將破壞生態(tài)環(huán) 境的甘蔗葉轉(zhuǎn)化成為一種能源資源。全國甘蔗的種植面積已達140多萬hnf,以每公頃約10t llt(干物質(zhì))甘蔗葉計算，每年遺棄在甘蔗地中的甘蔗葉總量達1400萬噸以上，按利用率50 %計算，根據(jù)研究甘蔗葉干物質(zhì)產(chǎn)氣潛力可以達到0.2 0.3mVkg,以上原料總共可以產(chǎn)氣 140000 210000萬立方米的沼氣，可以替代150 225萬噸標準煤。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明
圖1為本發(fā)明的制備沼氣的方法的流程圖。
具體實施例方式
如圖l所示，實施例l:某農(nóng)戶家利用甘蔗葉制備沼氣，以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣 的方法，其具體步驟如下。
(1) 原料甘蔗葉的粉碎處理，將收獲后的甘蔗葉切成l 3cin的小段；
(2) 向步驟(1)中所得的甘蔗葉150kg中加水調(diào)整其含水率為60%,濕潤20小時；
(3) 將含N元素物質(zhì)尿素15kg溶于水中再添加到步驟(2)中濕潤后的甘蔗葉，混合，
4得到混合料，使其混合料的碳氮比為20: 1，含水率為65%;
(4) 將0.5kg綠秸靈溶于水中加入到步驟(3)所得的混合料中，調(diào)整其含水率為75%， 攪拌均勻進行堆漚，待堆漚溫度達到5(TC以上后，維持三天；
(5) 將步驟(4)中所得混合料與其體積40%的接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原 料，并投入到2立方米的沼氣發(fā)酵裝置中；
(6) 封閉發(fā)酵裝置，發(fā)酵裝置的出氣口通過輸氣管道連接儲氣裝置，控制反應(yīng)溫度在35 38°C ，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，反應(yīng)第2天即開始產(chǎn)氣，當反應(yīng)進行到36天，發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn) 氣量大幅度降低時，即日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的40%時，結(jié)束一輪反應(yīng)，取出大部分沼 渣，再投料、接種進行新一輪反應(yīng)。
在步驟(6)中儲氣裝置的出氣管上接流量計，每天進行沼氣體積的計量，日產(chǎn)氣量結(jié)果 見圖1，總產(chǎn)氣量為38.2 m3。
實施例2:某農(nóng)戶家利用甘蔗葉制備沼氣，以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其具 體步驟如下。
(1) 原料甘蔗葉的粉碎處理，將收獲后的甘蔗葉切成l 3cm的小段
(2) 向步驟(1)中所得的甘蔗葉150kg中加水調(diào)整其含水率為62. 5%，濕潤22小時；
(3) 將含N元素物質(zhì)尿素15kg溶于水中再添加到步驟(2)中濕潤后的甘蔗葉，混合， 得到混合料，使其混合料的碳氮比為25: 1，含水率為67.5%;
(5)將0. 8 kg綠秸靈溶于水中加入到步驟(3)所得的混合料中，調(diào)整其含水率為77. 5%, 攪拌均勻進行堆漚，待堆漚溫度達到50'C以上后，維持四天；
(5) 將步驟(4)中所得混合料與其體積40%的接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原 料，并投入到2立方米的沼氣發(fā)酵裝置中；
(6) 封閉發(fā)酵裝置，發(fā)酵裝置的出氣口通過輸氣管道連接儲氣裝置，控制反應(yīng)溫度在37 。C ，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，反應(yīng)第2天即開始產(chǎn)氣，當反應(yīng)進行到36天，發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣 量大幅度降低時，即日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的40%時，結(jié)束一輪反應(yīng)，取出大部分沼渣， 再投料、接種進行新一輪反應(yīng)。
在步驟(6)中儲氣裝置的出氣管上接流量計，每天進行沼氣體積的計量，日產(chǎn)氣量結(jié)果 見圖1,總產(chǎn)氣量為38.2 m3。
實施例3:某農(nóng)戶家利用甘蔗葉制備沼氣，以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其具 體步驟如下。
(1) 原料甘蔗葉的粉碎處理，將收獲后的甘蔗葉切成l 3cm的小段；
(2) 向步驟(1)中所得的甘蔗葉150kg中加水調(diào)整其含水率為65%,濕潤24小時；(3)將含N元素物質(zhì)尿素15kg溶于水中再添加到步驟(2)中濕潤后的甘蔗葉，混合， 得到混合料，使其混合料的碳氮比為30: 1，含水率為70%;
(6)將1 kg綠秸靈溶于水中加入到步驟(3)所得的混合料中，調(diào)整其含水率為80%，攪 拌均勻進行堆漚，待堆漚溫度達到5(TC以上后，維持四天；
(5) 將步驟(4)中所得混合料與其體積40%的接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原 料，并投入到2立方米的沼氣發(fā)酵裝置中；
(6) 封閉發(fā)酵裝置，發(fā)酵裝置的出氣口通過輸氣管道連接儲氣裝置，控制反應(yīng)溫度在38 。C ，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，反應(yīng)第2天即開始產(chǎn)氣，當反應(yīng)進行到36天，發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣 量大幅度降低時，即日產(chǎn)氣量低于平均日產(chǎn)氣量的40%時，結(jié)束一輪反應(yīng)，取出大部分沼渣， 再投料、接種進行新一輪反應(yīng)。
在步驟(6)中儲氣裝置的出氣管上接流量計，每天進行沼氣體積的計量，日產(chǎn)氣量結(jié)果 見圖1，總產(chǎn)氣量為38.2 m3。
權(quán)利要求
1、一種以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下(1)原料甘蔗葉的預(yù)處理將收獲后的甘蔗葉切成小段或粉碎、加水濕潤一段時間；(2)然后直接堆漚或加入0.5～1％的綠秸靈攪拌均勻堆漚，待堆漚溫度達到50℃以上后，維持三天以上；(3)將步驟(2)中所得混合料與接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原料，并投入到發(fā)酵裝置中；(4)封閉發(fā)酵裝置，發(fā)酵裝置的出氣口通過輸氣管道連接儲氣裝置，控制反應(yīng)溫度在35-38℃，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，經(jīng)過1～2天即可產(chǎn)生沼氣，即目標產(chǎn)品；發(fā)酵經(jīng)過20～50天，甘蔗葉中可厭氧生物降解的有機物質(zhì)基本被微生物作用轉(zhuǎn)化為沼氣，當發(fā)酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣量大幅度降低時，反應(yīng)即可結(jié)束，再進行新一輪發(fā)酵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所述的 甘蔗葉原料的預(yù)處理為將收獲后的甘蔗葉切成l 3cm的小段；或者通過秸稈揉搓粉碎機粉 碎，加水調(diào)整其含水率為60 65%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所述的 甘蔗葉原料的預(yù)處理的過程中，被切段或粉碎的甘蔗葉原料加水濕潤后，與溶于水中的含N 元素物質(zhì)混合，控制所得到的混合料，使其碳氮比為20 30: 1，含水率為65 70%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所 述加入0. 5 1%的綠秸靈攪拌均勻后的混合物料的含水率為75% 80%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所述含 氮元素物質(zhì)為尿素、碳酸氫銨或畜禽糞便中一至多種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所述接 種物為上輪發(fā)酵后的沼渣。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于接種物投入體積量不少于投加原料甘蔗葉體積的30%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于所述發(fā) 酵裝置每日反應(yīng)產(chǎn)氣量大幅度降低，是指日產(chǎn)氣量低于平均円產(chǎn)氣量的40%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以甘蔗葉為原料干發(fā)酵制備沼氣的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下原料甘蔗葉的預(yù)處理將收獲后的甘蔗葉切成小段或粉碎、加水濕潤一段時間；然后直接堆漚或加入0.5～1％的綠秸靈攪拌均勻堆漚，待堆漚溫度達到50℃以上后，維持三天以上；將所得混合料與接種物混合均勻進行接種，得到發(fā)酵原料，并投入到發(fā)酵裝置中；封閉發(fā)酵裝置，控制反應(yīng)溫度在35-38℃，進行發(fā)酵產(chǎn)氣，經(jīng)過1～2天即可產(chǎn)生沼氣，即目標產(chǎn)品。本發(fā)明不僅極大地緩解國內(nèi)當前能源不足的問題，而且有助于節(jié)能環(huán)保，將其沼渣還田，以改良土壤，減少化肥用量，從而降低甘蔗的生產(chǎn)成本。
文檔編號C12P5/02GK101575618SQ200910038949
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者宋德慶, 明 李, 歐忠慶, 靜 焦, 剛 王, 王金麗, 鄧怡國, 勇 鄭 申請人:中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械研究所