[发明专利]一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及再生能源技术领域，具体是一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法。

背景技术

能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。

能源短缺是本世纪面临的重大难题之一，在众多清洁能源中，以生物质为原料生产的各种生物能源(乙醇、沼气、氢气、生物柴油等)受到了广泛关注。生物能源是典型的低碳燃料，可大大减少温室气体的排放。有机废弃物、农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽粪便都可作为生物能源的发酵原料。

我国是棉花种植大国，棉花产量一直稳居世界前列。2006年我国棉花产量占世界棉花总产的24％左右，居世界第1位。大面积的棉花种植使得棉杆成为产量巨大的棉副产品之一，仅在新疆，棉杆年均产量就达540万吨。棉杆的有效利用已成为21世纪人们关注的一个重要课题。棉杆除含丰富的韧皮纤维和大量的木质纤维素，具有介于木本植物和草本植物之间的特殊植物形态和结构外，还富含粗蛋白、氮和磷，因此棉杆具有很好的开发利用潜力，其开发利用途径是多方面、多领域的，其中利用棉杆发酵产生能源物质是一种有效的利用棉杆途径。

随着城镇化进程的加快和人民生活水平的提高，餐厨废弃物的产生量越来越大。餐厨垃圾的主要成分为淀粉类、食物纤维类、动物脂肪类等有机物质，具有高含水率、高油脂、高盐分、易腐发臭等特点。在填埋场上，餐厨垃圾会造成填埋场的二次污染，该处理费用正逐年上升。由于餐厨垃圾含有75～85％的水分，不仅自身不能燃烧，而且与其他垃圾混合燃烧时，会妨碍焚烧炉内温度的上升，且其中的高盐分会腐蚀炉壁，并可能导致二噁英的产生。餐厨垃圾中的高盐分将限制其作为堆肥产品长期试用于土壤。

因此，利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的做法，不仅会带来重大的经济效益，而且对环境保护具有非常积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，具有原料适应范围宽、低污染、低碳、燃烧率高、稳定性好、安全性高、环保、节能减排的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用棉杆和餐厨垃圾生产沼气的方法，采用以下重量份的原料：棉杆45-55份、餐厨垃圾32-48份、畜禽粪便14-22份、氢氧化钙2-3份、沼渣8-13份和接种物5-9份；其生产方法包括以下步骤：

(1)石灰水溶液的配制：向氢氧化钙中加水配制得到氢氧化钙含量为1-3wt％的石灰水溶液；

(2)棉杆、餐厨垃圾的粉碎：将棉杆粉碎至4cm以下，将餐厨垃圾粉碎至3cm以下；

(3)棉杆的预处理：按照棉杆干重：石灰水溶液质量比为0.35-0.5的比例，将粉碎的棉杆倒入石灰水溶液中，混合均匀，在26-28℃温度下浸泡3-5天，控制棉杆的含水率在55-60％；

(4)畜禽粪便的酸化处理：将畜禽粪便放在35-38℃温度下恒温酸化沉淀5-7天，得到酸化料液；

(5)恒温发酵：向步骤(4)得到的酸化料液中加水调节其浓度为20-25％，再按比例加入步骤(2)粉碎后的餐厨垃圾、步骤(3)预处理后的棉杆、沼渣和接种物，混合均匀得到发酵液，在34-36℃温度下进行恒温厌氧发酵产沼气，厌氧发酵时间为30-35天，产生的沼气经脱水脱硫处理后，供居民燃气或驱动沼气发电机组进行发电；

(6)发酵物的利用：将发酵后的残留物取出，经固液分离后，得到固体残渣和沼液，8-10wt％的固体残渣用作下一批的接种物，其余的固体残渣作为固体有机肥料供农田或大棚种植使用，60-80wt％的沼液用于发酵物料含水率的调配，其余沼液作为蔬菜种植的叶面肥使用。

作为本发明进一步的方案：采用以下重量份的原料：棉杆48份、餐厨垃圾45份、畜禽粪便18份、氢氧化钙2.4份、沼渣10份和接种物7份。

作为本发明进一步的方案：所述畜禽粪便为牛粪、猪粪和羊粪中的一种或多种。

作为本发明进一步的方案：所述接种物为腐败的河沟底泥、池塘底泥、老沼气池污泥中的一种或两种以上。