[发明专利]一种木质纤维原料高固体产甲烷系统及其工艺方法

说明书

本发明公开了一种木质纤维原料高固体产甲烷系统及其工艺方法，包括依次连接的预处理池、接种物驯化装置和用于将驯化后的接种物与木质纤维原料接种产甲烷且将产生的发酵液及水洗液循环导入接种物驯化装置的发酵产甲烷装置，所述接种物驯化装置和发酵产甲烷装置的出气口均与排气管连接。本发明的工艺简单，适应性广，可操作性强，能耗低，系统运行管护方便。

技术领域

本发明属于可再生能源开发利用与环境保护领域，具体涉及一种木质纤维原料高固体产甲烷系统及其工艺方法。

背景技术

能源是经济发展、社会进步的重要保障，更是制约人类社会文明进步的重要因素。人类社会从农耕文化发展到工业化、信息化时代，能源来源也从薪柴逐渐转变到以煤炭、石油等石化燃料为主的能源时代，但由于石化燃料的大量使用，将原本储存于地球内部的碳大量释放到大气中，导致全球变暖不断加剧，石化燃料燃烧过程中释放出的颗粒物和氮氧化物、硫化物等也是空气污染的重要来源。因此，开发清洁、可再生的新能源显得尤为迫切。

地球上每年产生数量可观的生物质资源，据估计，每年地球上新增生物质资源约1700亿吨，其中80％以上为木质纤维原料，仅农作物秸秆一项每年就达20亿吨以上。木质纤维原料的主要组成为纤维素、半纤维素和木质素，其中，纤维素和半纤维素之和占木质纤维原料干物质质量的60％～80％，木质素含量占5％～20％。通过生物技术手段将木质纤维原料转化为以甲烷为主的生物燃气是木质纤维原料资源化利用的重要方向，在获得清洁能源的同时，发酵后的沼渣沼液还是优质的有机肥可用于培肥土壤，实现碳氮资源的循环利用，且不产生二次污染。

有机固体物料厌氧生物产甲烷技术按照发酵系统内发酵底物干物质浓度的不同可分为湿式发酵、高固体发酵和干式发酵，其对应的发酵系统内发酵底物干物质浓度分别为：≤10％、10％～20％、≥20％。在沼气工程中，根据物料的理化特性选择相应的发酵工艺、装置类型。由于木质纤维原料的含水率普遍较低，一般低于90％，对于农作物秸秆更是低于40％，故对于以木质纤维原料为主要发酵底物的沼气工程，采用高固体发酵或干式发酵更有利于节水降耗，降低运行成本，减少二次污染。近年来，采取高固体和干式发酵技术处理木质纤维原料受到越来越多关注，并已建设了一些示范工程，但仍存在一些问题，如高固体和干式发酵过程中几乎没有发酵液，对接种物的需求量较大，接种物的来源成为难题，且高固体和干式发酵中如何实现木质纤维原料的快速、均匀接种较难实现。

鉴于木质纤维原料高固体和干式厌氧发酵存在的接种物用量大、接种物来源受限、快速均匀接种困难等问题，迫切需要一种木质纤维原料高固体产甲烷装置，用以实现在获得高活性接种物、均匀快速接种和接种物稳定供应方面具有良好的效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种木质纤维原料高固体产甲烷系统及其工艺方法，目的是可为木质纤维原料高固体发酵提供性能稳定、产量足够的接种物，且实现接种物与木质纤维原料混合。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种木质纤维原料高固体产甲烷系统，包括依次连接的预处理池、接种物驯化装置和用于将驯化后的接种物与木质纤维原料接种产甲烷且将产生的发酵液及水洗液循环导入接种物驯化装置的发酵产甲烷装置，所述接种物驯化装置和发酵产甲烷装置的出气口均与排气管连接。

所述预处理池内分隔有多个池体，有机废水从预处理池进料口端的池体依次溢出流向出料口端的池体。