[发明专利]一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法

说明书

本发明公开一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法，具体步骤如下：(1)物料的预处理和混合，将木薯渣烘干，过筛处理，将所得产物置于4℃冷藏备用，将所述产物与沼渣混合，含固率达到15％～25％；(2)反应器启动，以3.0gVS/(L·d)的负荷启动，每次增加20％～30％的负荷直到反应器负荷为10.0gVS/(L·d)；(3)将混合物加入到发酵罐中，在32～37℃下厌氧发酵分阶段启动30～45d，每日加入定量木薯渣，同时取出等量混合物，并定期进行搅拌。与传统的含有较高含固率的木薯渣半连续湿式厌氧发酵相比，本发明在更高的含固率和有机负荷的条件下运行，仍能获得较高沼气比产率，最优效果可提高55％；甲烷比产率有所下降，但仍能达到其比产率约80％以上，甲烷含量略有下降，下降比例约为18％～30％。

技术领域

本发明属于有机固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法。

背景技术

木薯是世界三大薯类作物之一，原产地主要分布在南美洲热带地区，我国于19世纪20年代引种栽培，现已在华南地区得到很好的推广，且在广西、广东栽培的最多。近年，虽然国内木薯产量不断的增加，但还不能满足人们需求。因此，我国每年需从国外进口大量的木薯。随着木薯市场需求的旺盛，这势必会造成木薯加工企业产生的木薯残渣产量都在逐年增加，而且木薯渣长时间堆放很容易出现酸化，产生臭味，时间久了会使厂区及周边环境受到不同程度的污染。因此，如何合理处理木薯残渣已经成为木薯加工企业亟待解决的问题。

木薯渣因脂肪及蛋白质等营养成分低造成原料物质营养价值不高，直接用以喂养家畜或是经过简单处理用于生产柠檬酸/栽培菇类等，但其利用效果都不好。由于木薯渣的有机物含量、淀粉和粗纤维含量高、C/N比高，因此可以通过厌氧发酵生产清洁气体能源沼气。沼气作为一种可再生能源，现已用于取暖、发电厂发电等多个方面。

湿式发酵是国内应用最广泛的污泥处理、畜禽粪便等有机固废的厌氧发酵工艺，Panichnumsin等人(Panichnumsin P,Nopharatana A,Ahring B,et al.Production ofmethane by co-digestion of cassava pulp with various concentrations of pigmanure[J].Biomass and Bioenergy,2010,33(8):1117-1124)开发出木薯渣与猪粪混合物料半连续(含固率约为5.3％～7.2％)湿式厌氧发酵工艺，在木薯渣与猪粪混合比为60:40可获得最高的沼气比产率和甲烷比产率。其缺点是混合物总固体含量仍较低，造成木薯渣处理负荷较小，需借助大量畜禽粪便提供酸化缓冲能力。另外，发酵后会产生大量的沼液，若没有足够土地消纳，极易造成二次污染。

与本发明相关的中国专利主要为CN106755127A，其公开了一种酒精木薯渣与秸秆耦合发酵生产沼气的方法。将木薯乙醇废醪液固液分离，将混合物料加入到酸解罐酸化处理；然后将酸化处理后的物料送入发酵罐厌氧发酵，将厌氧发酵醪固液分离，沼液回用且沼渣作为肥源。其优点是与传统的秸秆相比酸化速率提高，挥发脂肪酸含量提高，发酵产气率提高等。其缺点是该工艺增加酸解罐步骤作为预处理，使木薯渣的处理成本增加，且酸解罐产生的废液还需增加后续处理过程，导致工艺复杂程度和运行成本提高。

与湿式发酵相比，干式厌氧发酵技术直接以固态木薯渣为原料，补入少量水分后进行处理，不仅提高了厌氧发酵的物料浓度以及反应器的处理效率，而且节省了大量的水资源和罐体保温所需的加热能源，同时大量减少沼液的产生和处理量，还可提高沼渣中营养元素的浓度，提高肥料。半连续的进料方式则具有批式发酵所不具备的连续稳定运行的优点，由于半连续进料，可使反应器内的微生物和反应条件长期处于稳定状态，有利于大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种木薯渣半连续干式厌氧发酵产沼气的方法。以木薯渣为原料的干式厌氧发酵运行费用较低且有机负荷大，需水量少，产生的沼液也少，木薯渣的处理效率较高，并且简化了后续的处理，使固体废物木薯渣达到回收利用，资源化的效果。