一种提取生物清洁能源的方法

摘要

本发明公开了一种提取生物清洁能源的方法，包括以下步骤：秸秆预处理、秸秆浸泡和结构发酵。通过将秸秆粉末放在反应池内生活用水混合，加入氢氧化钠溶液后能够使秸秆粉末中的纤维素充分溶解，降低秸秆粉末内纤维素的含量，从而有利于秸秆粉末的发酵，而且氢氧化钠溶液能够使发酵反应器内呈碱性，防止滤渣在发酵时发酵反应器内部PH值过低，发酵后产出的甲烷能够作为清洁能源直接使用，无需将秸秆本身作为燃料，防止环境污染情况恶化。

说明书

技术领域

本发明属于清洁能源技术领域，更具体地说，尤其涉及一种提取生物清洁能源的方法。

背景技术

清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系，含义有三点：首先清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；其次清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；最后清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准，其中生物能源就是一种可再生的清洁能源，生物能源的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源，而且它分布最广，不受天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在；

农业生产过程会产生大量的秸秆，而秸秆压块，虽然是国家倡导的农村能源清洁利用方式，但是其成本过高，并且秸秆中的纤维素、木质素由于没有去除，在燃烧过程中会产生大量焦油，污染环境的同时堵塞烟道，都使生物质燃料很难在农村地区推广应用难。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种提取生物清洁能源的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提取生物清洁能源的方法，包括如下步骤：

S1、秸秆预处理，将秸秆放入反应池内进行清洗并在清洗后进行干燥，得到清洗后的秸秆，将秸秆放入铡草机内切制成长度为4cm～8cm的碎秸秆，再将碎秸秆放入秸秆旋切机内进行粉碎，并将粉碎后的产物使用振动筛进行过筛，得到秸秆粉末；

S2、秸秆浸泡，将秸秆粉末放入反应池内并加入生活用水，同时向反应池内加入质量百分数为3％～5％的碱性溶液，浸泡时间为30h～40h，浸泡后得到混合液，将混合液进行过滤，得到滤渣；

S3、秸秆发酵，将滤渣移入带有搅拌装置的发酵反应器内，然后向发酵反应器内加入生活用水和尿素，滤渣和生活用水的重量比为2：1，再向发酵反应器内加入动物粪便，滤渣和动物粪便的重量比为1：1.2，打开发酵反应器的搅拌装置对发酵反应器内部的混合物进行搅拌，搅拌结束后向发酵反应器内通入氮气，然后对发酵反应器进行密封，使混合物在发酵周期内进行厌氧发酵，获得甲烷。

优选的，所述S1中清洗后的秸秆是指去除秸秆内掺杂的石、土等杂物并去除秸秆的叶片后进行水洗后所得到的产物。

优选的，所述S1中清洗后的秸秆含水量为10％～20％，所述S1中振动筛筛网的目数为40目～50目。

优选的，所述S2中的碱性溶液为氢氧化钠溶液，所述S2中秸秆粉末和生活用水的重量比为1：1.5。

优选的，所述S3中发酵反应器内的温度控制在45℃～60℃，所述发酵反应器内通入氮气的时间为3min～4min。

优选的，所述S3中发酵周期为25天～30天，所述动物粪便选用猪粪便。

优选的，所述S3中需要通过发酵反应器的搅拌装置对混合物每天进行搅拌，搅拌时间为5min～6min。

优选的，所述S2中的滤渣需放入干燥机完全干燥后再放入发酵反应器内。

本发明的技术效果和优点：

1、通过将秸秆粉末放在反应池内生活用水混合，加入氢氧化钠溶液后能够使秸秆粉末中的纤维素充分溶解，降低秸秆粉末内纤维素的含量，从而有利于秸秆粉末的发酵，而且氢氧化钠溶液能够使发酵反应器内呈碱性，防止滤渣在发酵时发酵反应器内部PH值过低，发酵后产出的甲烷能够作为清洁能源直接使用，无需将秸秆本身作为燃料，防止环境污染情况恶化；

2、通过在发酵反应器内厌氧发酵后的废弃物富含有大量的氮元素和金属元素，可以作为有机肥使用，进一步提高的秸秆的利用率，而且解决了猪粪便随意丢弃导致环境污染的问题。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种提取生物清洁能源的方法，包括如下步骤：

S1、秸秆预处理，将秸秆放入反应池内进行清洗并在清洗后进行干燥，得到清洗后的秸秆，将秸秆放入铡草机内切制成长度为4cm的碎秸秆，再将碎秸秆放入秸秆旋切机内进行粉碎，并将粉碎后的产物使用振动筛进行过筛，得到秸秆粉末，清洗后的秸秆是指去除秸秆内掺杂的石、土等杂物并去除秸秆的叶片后进行水洗后所得到的产物，而且清洗后的秸秆含水量为10％，振动筛筛网的目数为40目，将秸秆进行清洗后能够充分洗去秸秆内掺杂的杂物和表面粘附的浮尘，能够防止杂质和灰尘影响秸秆的发酵效果，将秸秆制成秸秆粉末能够使秸秆充分发酵，而且能够提高发酵速率；

S2、秸秆浸泡，将秸秆粉末放入反应池内并加入生活用水，同时向反应池内加入质量百分数为3％的碱性溶液，浸泡时间为30h，浸泡后得到混合液，将混合液进行过滤，得到滤渣，碱性溶液为氢氧化钠溶液，秸秆粉末和生活用水的重量比为2：3，滤渣需放入干燥机干燥后再放入发酵反应器内，干燥后的滤渣含水量为20％，通过氢氧化钠溶液能够使秸秆中的纤维素溶解，降低秸秆内的纤维素含量，提高发酵效果，干燥后的滤渣会将一部分氢氧化钠溶液带入发酵反应器内，用于调节发酵反应器内部的酸碱度，从而防止发酵反应器内部的酸性过高而影响发酵过程；

S3、秸秆发酵，将滤渣移入带有搅拌装置的发酵反应器内，然后向发酵反应器内加入生活用水和尿素，滤渣和生活用水的重量比为2：1，再向发酵反应器内加入动物粪便，滤渣和动物粪便的重量比为5：6，打开发酵反应器的搅拌装置对发酵反应器内部的混合物进行搅拌，搅拌结束后向发酵反应器内通入氮气，然后对发酵反应器进行密封，使混合物在发酵周期内进行厌氧发酵，获得甲烷，发酵反应器内的温度控制在45℃，发酵反应器内通入氮气的时间为3min，发酵周期为25天，动物粪便选用猪粪便，需要通过发酵反应器的搅拌装置对混合物每天进行搅拌，搅拌时间为5min，通过搅拌装置的搅拌能够使发酵反应器内的混合物混合得更加均匀，氮气能够降低秸秆中木质素的含量，猪粪便可以替换为牛、羊或鸡等家禽的粪便。

实施例2

一种提取生物清洁能源的方法，包括如下步骤：

S1、秸秆预处理，将秸秆放入反应池内进行清洗并在清洗后进行干燥，得到清洗后的秸秆，将秸秆放入铡草机内切制成长度为6cm的碎秸秆，再将碎秸秆放入秸秆旋切机内进行粉碎，并将粉碎后的产物使用振动筛进行过筛，得到秸秆粉末，清洗后的秸秆是指去除秸秆内掺杂的石、土等杂物并去除秸秆的叶片后进行水洗后所得到的产物，而且清洗后的秸秆含水量为15％，振动筛筛网的目数为45目，将秸秆进行清洗后能够充分洗去秸秆内掺杂的杂物和表面粘附的浮尘，能够防止杂质和灰尘影响秸秆的发酵效果，将秸秆制成秸秆粉末能够使秸秆充分发酵，而且能够提高发酵速率；

S2、秸秆浸泡，将秸秆粉末放入反应池内并加入生活用水，同时向反应池内加入质量百分数为4％的碱性溶液，浸泡时间为35h，浸泡后得到混合液，将混合液进行过滤，得到滤渣，碱性溶液为氢氧化钠溶液，秸秆粉末和生活用水的重量比为2：3，滤渣需放入干燥机干燥后再放入发酵反应器内，干燥后的滤渣含水量为30％，通过氢氧化钠溶液能够使秸秆中的纤维素溶解，降低秸秆内的纤维素含量，提高发酵效果，干燥后的滤渣会将一部分氢氧化钠溶液带入发酵反应器内，用于调节发酵反应器内部的酸碱度，从而防止发酵反应器内部的酸性过高而影响发酵过程；

S3、秸秆发酵，将滤渣移入带有搅拌装置的发酵反应器内，然后向发酵反应器内加入生活用水和尿素，滤渣和生活用水的重量比为1：1，再向发酵反应器内加入动物粪便，滤渣和动物粪便的重量比为2：3，打开发酵反应器的搅拌装置对发酵反应器内部的混合物进行搅拌，搅拌结束后向发酵反应器内通入氮气，然后对发酵反应器进行密封，使混合物在发酵周期内进行厌氧发酵，获得甲烷，发酵反应器内的温度控制在50℃，发酵反应器内通入氮气的时间为3.5min，发酵周期为27天，动物粪便选用猪粪便，需要通过发酵反应器的搅拌装置对混合物每天进行搅拌，搅拌时间为5.5min，通过搅拌装置的搅拌能够使发酵反应器内的混合物混合得更加均匀，氮气能够降低秸秆中木质素的含量，猪粪便可以替换为牛、羊或鸡等家禽的粪便。

实施例3

一种提取生物清洁能源的方法，包括如下步骤：

S1、秸秆预处理，将秸秆放入反应池内进行清洗并在清洗后进行干燥，得到清洗后的秸秆，将秸秆放入铡草机内切制成长度为8cm的碎秸秆，再将碎秸秆放入秸秆旋切机内进行粉碎，并将粉碎后的产物使用振动筛进行过筛，得到秸秆粉末，清洗后的秸秆是指去除秸秆内掺杂的石、土等杂物并去除秸秆的叶片后进行水洗后所得到的产物，而且清洗后的秸秆含水量为20％，振动筛筛网的目数为50目，将秸秆进行清洗后能够充分洗去秸秆内掺杂的杂物和表面粘附的浮尘，能够防止杂质和灰尘影响秸秆的发酵效果，将秸秆制成秸秆粉末能够使秸秆充分发酵，而且能够提高发酵速率；

S2、秸秆浸泡，将秸秆粉末放入反应池内并加入生活用水，同时向反应池内加入质量百分数为5％的碱性溶液，浸泡时间为40h，浸泡后得到混合液，将混合液进行过滤，得到滤渣，碱性溶液为氢氧化钠溶液，秸秆粉末和生活用水的重量比为2：3，滤渣需放入干燥机干燥后再放入发酵反应器内，干燥后的滤渣含水量为40％，通过氢氧化钠溶液能够使秸秆中的纤维素溶解，降低秸秆内的纤维素含量，提高发酵效果，干燥后的滤渣会将一部分氢氧化钠溶液带入发酵反应器内，用于调节发酵反应器内部的酸碱度，从而防止发酵反应器内部的酸性过高而影响发酵过程；

S3、秸秆发酵，将滤渣移入带有搅拌装置的发酵反应器内，然后向发酵反应器内加入生活用水和尿素，滤渣和生活用水的重量比为4：3，再向发酵反应器内加入动物粪便，滤渣和动物粪便的重量比为1：1，打开发酵反应器的搅拌装置对发酵反应器内部的混合物进行搅拌，搅拌结束后向发酵反应器内通入氮气，然后对发酵反应器进行密封，使混合物在发酵周期内进行厌氧发酵，获得甲烷，发酵反应器内的温度控制在60℃，发酵反应器内通入氮气的时间为4min，发酵周期为30天，动物粪便选用猪粪便，需要通过发酵反应器的搅拌装置对混合物每天进行搅拌，搅拌时间为6min，通过搅拌装置的搅拌能够使发酵反应器内的混合物混合得更加均匀，氮气能够降低秸秆中木质素的含量，猪粪便可以替换为牛、羊或鸡等家禽的粪便。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。