[发明专利]一种辐照预处理农作物秸秆制取沼气的方法

说明书

一种利用辐照预处理农作物秸秆制取沼气的方法，是将干制切段的农作物秸秆置于辐照装置中，经600kGy‑1200kGy辐照剂量的⁶⁰Co‑γ射线辐照后，与接种物按照挥发性固体浓度以1：1.5‑5的比例混合，加入为农作物秸秆和接种物总重量2％‑8％的生物质炭，混匀，作为发酵体，并控制发酵体总固形物浓度在20％‑28％之间，于35℃‑39℃下进行厌氧消化20‑24天。本方法操作简便，秸秆利用率高，发酵速度快，产气稳定，甲烷产率(不含CO₂)可达到200‑250L/kgVS，整个过程无沼液产生，而且沼渣发酵彻底。

技术领域

本发明涉及一种利用农作物秸秆制取沼气的方法，具体是一种辐照预处理农作物秸秆制取沼气的方法。

背景技术

农作物秸秆量大、价格低廉、容易收集，是非常重要的木质纤维素类生物质材料。我国耕地超过15亿亩，每年产生约7亿吨的秸秆，这些秸秆除一部分直接还田作为肥料以及少部分作为动物饲料外，很大一部分都直接焚烧了，不仅造成了严重的环境污染，还浪费了宝贵的资源。将农作物秸秆厌氧消化，不仅能产生甲烷作为能源使用，所产生沼渣和沼液还能作为作物生长的肥料使用，且方法简单，已经成为全世界农作物秸秆资源综合利用的重要途径之一。然而，利用秸秆生产沼气目前还存在如下三个方面的问题，制约了其推广应用：

(1)秸秆木质纤维素结构的复杂性，使得其具有很强的抗生物降解性，导致现有的利用秸秆厌氧消化产沼气率比较低、发酵时间长。

(2)秸秆需要破碎处理，而破碎处理耗能较多。由于秸秆韧性大，破碎不容易，而不经过破碎直接进行厌氧消化容易产生漂浮现象，不利于产气，且产气速度和产气率受到影响。

(3)目前沼气生产主要是采用液态(消化物总固形物TS15％，含水率≥85％)，消化后产生大量难以消纳的沼液，沼渣沼液的排放问题带来了对环境的二次污染和浪费。而采用固态厌氧发酵消化工艺制备沼气所产生的沼液大大减少，沼渣处理难度大大降低。但是，由于固体物料流动性差，厌氧消化首先经过酸化阶段，产生的挥发酸(VFA)无法像液态厌氧消化一样通过搅拌被稀释均匀，容易造成物料局部酸化严重，抑制微生物如产甲烷菌的生长，最终导致发酵失败。增加接种物的量，有利于就解决物料局部酸化的问题，但降低了消耗木质纤维素原料的效率。此外，相对于液态厌氧消化，固态厌氧消化的速率较慢，加之秸秆的抗生物降解性强，极易导致发酵不彻底。没有经过彻底发酵的沼渣干燥后，作为有机肥施到地里，容易发生二次发酵的问题，造成农作物“烧苗”问题。