本發明屬于沼氣生產技術領域，具體地，涉及一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝。
背景技術：
沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的可燃性氣體，是多種氣體的混合物，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫（h2s）、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重烴等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55％-70％、二氧化碳含量為28％-44％、硫化氫平均含量為0.034％。
沼氣生產技術是生物循環的一項最主要技術，目前主要使用農作物秸稈進行沼氣生產。每農作物秸稈3.0億噸（以干料計），可產沼氣8000億立方米。如此，一方面處理了垃圾，同時又可轉化為潔凈的能源和有機肥料，推動了資源再利用和社會可持續發展。
但現有國內的沼氣技術，其主要缺點如下：
1、現有沼氣生產過程中沼氣脫硫存在的脫硫劑使用周期短、更換頻繁且不便，運行成本高等問題。
2、傳統沼氣池技術采用的是低濃度發酵工藝，固形物含量低，物料濃度一般僅在6%左右運行，生產效率低；結構上存在缺陷，消化不完全，產氣效率低。
3、濕發酵耗能高；夏季耗能是自身產生能量的30%以上，冬季耗能是自身產生能量的50%以上，這就大大限制了沼氣在北方冬季的正常生產和能源利用。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝。
本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，脫硫劑使用周期長、無需頻繁更換脫硫劑，可以穩定脫除沼氣中的硫化氫，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，延長沼氣發酵裝置、輸出管線的使用壽命。此外，發酵工藝無需加熱，保溫，沼液量少而生產沼氣量大，環保、高效，適用于用于相對規模較小的高效沼氣生產工藝。具有工藝流程簡單，操作方便，資源利用高，節省設備費用及運行費用、提高了脫硫效率等優點。
根據本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，包括如下步驟：
（1）將農作物秸稈粉碎成細度為50-80目的粉末后加入發酵罐，添加量為一個沼氣池的容量的1/3，同時加入脫硫劑和甲烷菌，進行好氧發酵，發酵發熱產生熱量，利用管道向沼氣池輸送；
（2）充分攪拌發酵介質原料；
（3）向發酵罐內充氧，控制發酵溫度在60-65℃；
（4）經過好氧發酵后，將發酵罐內的發酵物料取出，同時，在發酵罐加入農作物秸稈粉末，重復上述發酵罐的好氧發酵流程；
（5）發酵罐內取出的發酵物料再和一個沼氣池容量2/3的農作物秸稈粉末一起，通過進料口加入第一個沼氣池，進行厭氧發酵；
（6）經過厭氧發酵后，再通過進料口重復上述加料過程，將第一沼氣池中的經過厭氧發酵的發酵物擠入第二個沼氣池，第一沼氣池重復進行厭氧發酵循環；
（7）依次循序進行發酵，最后在第四個沼氣池的介質完成厭氧發酵，發酵物從出料口流出；
（8）沼氣池產生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲氣罐。
優選地，所述步驟（2）在沼氣池厭氧發酵的過程中，利用液壓攪拌器定時進行攪拌，同時，發酵罐內產生的熱量通過管道輸送到沼氣池內。
優選地，所述步驟（2）使用翻堆機在發酵罐內移動，充分攪拌發酵介質原料。
優選地，所述步驟（2）每20-30min攪拌一次。
優選地，所述步驟（3）通過暴氣池風機口向發酵罐內充氧。
優選地，所述步驟（1）脫硫劑包括硫酸鹽還原菌抑制劑和硫化氫去除劑，兩者質量比為5∶17。
優選地，所述步驟（1）脫硫劑與農作物秸稈干品的質量比為2-19∶1000。
優選地，所述硫酸鹽還原菌抑制劑包括鉬酸鈉、高錳酸鉀和慶大霉素，三者質量比為（10-38）∶（10-38）∶1。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，脫硫劑使用周期長、無需頻繁更換脫硫劑，可以穩定脫除沼氣中的硫化氫，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，延長沼氣發酵裝置、輸出管線的使用壽命。此外，發酵工藝無需加熱，保溫，沼液量少而生產沼氣量大，環保、高效，適用于用于相對規模較小的高效沼氣生產工藝。具有工藝流程簡單，操作方便，資源利用高，節省設備費用及運行費用、提高了脫硫效率等優點；
（2）本發明直接將脫硫劑加入，使脫硫與發酵同步進行，從源頭上脫除對環境和設備造成危害的硫化氫。本發明脫硫劑組分中含有能夠抑制硫酸鹽還原菌活性的成分，利用生化技術在沼氣發酵裝置內將大量的能產生硫化氫的離子抑制住，故在沼氣生成過程中就進行脫硫，大幅度減少沼氣中硫化氫的產生量，同時，大量減少了后續脫硫的工作量。硫化氫去除劑，能使其與發酵過程所產生的沼氣中硫化氫發生不可逆地轉化為非氣態硫化物的反應，故在沼氣生成過程中再一次脫硫，生成不溶于水的硫化物，沉淀后隨出料而排出。因此，發酵罐中兩次綜合處理脫硫，穩定脫除沼氣中的硫化氫，從而無需額外地設置脫硫裝置。這既可以將產生的沼氣直接輸出，進行沼氣的高值利用，又能夠大幅度減小必要的精制脫硫裝置的體積和沼氣的高值利用的成本，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，真正實現沼氣脫硫所具有的建設投資省，工藝流程簡單，操作方便，運行成本低等優點。另外，通過脫硫直接在發酵罐內進行還可減少硫化氫對輸出管道的腐蝕，顯著延長輸出管線與沼氣發酵裝置的使用壽命、提高脫硫效率和降低成本。經實際檢驗證明，直接在發酵裝置內添加脫硫劑，硫化氫去除率最高可達99.3％；
（3）本發明工藝解決了“高濃度發酵連續生產需要加溫的”問題，解決高濃度發酵需要耗能量的問題，無需保溫，和沼氣鍋爐配套，可保證北方冬季正常運行。很好的節省能源的消耗、和固定資產的投資的同時，還解少了企業的生產成本和勞動力。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，脫硫劑使用周期長、無需頻繁更換脫硫劑，可以穩定脫除沼氣中的硫化氫，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，延長沼氣發酵裝置、輸出管線的使用壽命。此外，發酵工藝無需加熱，保溫，沼液量少而生產沼氣量大，環保、高效，適用于用于相對規模較小的高效沼氣生產工藝。具有工藝流程簡單，操作方便，資源利用高，節省設備費用及運行費用、提高了脫硫效率等優點。
根據本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，包括如下步驟：
（1）將農作物秸稈粉碎成細度為50-80目的粉末后加入發酵罐，添加量為一個沼氣池的容量的1/3，同時加入脫硫劑和甲烷菌，進行好氧發酵，發酵發熱產生熱量，利用管道向沼氣池輸送；
（2）充分攪拌發酵介質原料；
（3）向發酵罐內充氧，控制發酵溫度在60-65℃；
（4）經過好氧發酵后，將發酵罐內的發酵物料取出，同時，在發酵罐加入農作物秸稈粉末，重復上述發酵罐的好氧發酵流程；
（5）發酵罐內取出的發酵物料再和一個沼氣池容量2/3的農作物秸稈粉末一起，通過進料口加入第一個沼氣池，進行厭氧發酵；
（6）經過厭氧發酵后，再通過進料口重復上述加料過程，將第一沼氣池中的經過厭氧發酵的發酵物擠入第二個沼氣池，第一沼氣池重復進行厭氧發酵循環；
（7）依次循序進行發酵，最后在第四個沼氣池的介質完成厭氧發酵，發酵物從出料口流出；
（8）沼氣池產生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲氣罐。
優選地，所述步驟（2）在沼氣池厭氧發酵的過程中，利用液壓攪拌器定時進行攪拌，同時，發酵罐內產生的熱量通過管道輸送到沼氣池內。
優選地，所述步驟（2）使用翻堆機在發酵罐內移動，充分攪拌發酵介質原料。
優選地，所述步驟（2）每20-30min攪拌一次。
優選地，所述步驟（3）通過暴氣池風機口向發酵罐內充氧。
優選地，所述步驟（1）脫硫劑包括硫酸鹽還原菌抑制劑和硫化氫去除劑，兩者質量比為5∶17。
優選地，所述步驟（1）脫硫劑與農作物秸稈干品的質量比為2-19∶1000。
優選地，所述硫酸鹽還原菌抑制劑包括鉬酸鈉、高錳酸鉀和慶大霉素，三者質量比為（10-38）∶（10-38）∶1。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，脫硫劑使用周期長、無需頻繁更換脫硫劑，可以穩定脫除沼氣中的硫化氫，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，延長沼氣發酵裝置、輸出管線的使用壽命。此外，發酵工藝無需加熱，保溫，沼液量少而生產沼氣量大，環保、高效，適用于用于相對規模較小的高效沼氣生產工藝。具有工藝流程簡單，操作方便，資源利用高，節省設備費用及運行費用、提高了脫硫效率等優點；
（2）本發明直接將脫硫劑加入，使脫硫與發酵同步進行，從源頭上脫除對環境和設備造成危害的硫化氫。本發明脫硫劑組分中含有能夠抑制硫酸鹽還原菌活性的成分，利用生化技術在沼氣發酵裝置內將大量的能產生硫化氫的離子抑制住，故在沼氣生成過程中就進行脫硫，大幅度減少沼氣中硫化氫的產生量，同時，大量減少了后續脫硫的工作量。硫化氫去除劑，能使其與發酵過程所產生的沼氣中硫化氫發生不可逆地轉化為非氣態硫化物的反應，故在沼氣生成過程中再一次脫硫，生成不溶于水的硫化物，沉淀后隨出料而排出。因此，發酵罐中兩次綜合處理脫硫，穩定脫除沼氣中的硫化氫，從而無需額外地設置脫硫裝置。這既可以將產生的沼氣直接輸出，進行沼氣的高值利用，又能夠大幅度減小必要的精制脫硫裝置的體積和沼氣的高值利用的成本，從根本上解決了硫化氫帶來的環境污染問題，真正實現沼氣脫硫所具有的建設投資省，工藝流程簡單，操作方便，運行成本低等優點。另外，通過脫硫直接在發酵罐內進行還可減少硫化氫對輸出管道的腐蝕，顯著延長輸出管線與沼氣發酵裝置的使用壽命、提高脫硫效率和降低成本。經實際檢驗證明，直接在發酵裝置內添加脫硫劑，硫化氫去除率最高可達99.3％；
（3）本發明工藝解決了“高濃度發酵連續生產需要加溫的”問題，解決高濃度發酵需要耗能量的問題，無需保溫，和沼氣鍋爐配套，可保證北方冬季正常運行。很好的節省能源的消耗、和固定資產的投資的同時，還解少了企業的生產成本和勞動力。
實施例1
本實施例提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，包括如下步驟：
（1）將農作物秸稈粉碎成細度為80目的粉末后加入發酵罐，添加量為一個沼氣池的容量的1/3，同時加入脫硫劑和甲烷菌，進行好氧發酵，發酵發熱產生熱量，利用管道向沼氣池輸送；
（2）充分攪拌發酵介質原料；
（3）向發酵罐內充氧，控制發酵溫度在60℃；
（4）經過好氧發酵后，將發酵罐內的發酵物料取出，同時，在發酵罐加入農作物秸稈粉末，重復上述發酵罐的好氧發酵流程；
（5）發酵罐內取出的發酵物料再和一個沼氣池容量2/3的農作物秸稈粉末一起，通過進料口加入第一個沼氣池，進行厭氧發酵；
（6）經過厭氧發酵后，再通過進料口重復上述加料過程，將第一沼氣池中的經過厭氧發酵的發酵物擠入第二個沼氣池，第一沼氣池重復進行厭氧發酵循環；
（7）依次循序進行發酵，最后在第四個沼氣池的介質完成厭氧發酵，發酵物從出料口流出；
（8）沼氣池產生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲氣罐。
所述步驟（2）在沼氣池厭氧發酵的過程中，利用液壓攪拌器定時進行攪拌，同時，發酵罐內產生的熱量通過管道輸送到沼氣池內。
所述步驟（2）使用翻堆機在發酵罐內移動，充分攪拌發酵介質原料。
所述步驟（2）每20-30min攪拌一次。
所述步驟（3）通過暴氣池風機口向發酵罐內充氧。
所述步驟（1）脫硫劑包括硫酸鹽還原菌抑制劑和硫化氫去除劑，兩者質量比為5∶17。
所述步驟（1）脫硫劑與農作物秸稈干品的質量比為19∶1000。
所述硫酸鹽還原菌抑制劑包括鉬酸鈉、高錳酸鉀和慶大霉素，三者質量比為38∶10∶1。
實施例2
本實施例提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，包括如下步驟：
（1）將農作物秸稈粉碎成細度為50目的粉末后加入發酵罐，添加量為一個沼氣池的容量的1/3，同時加入脫硫劑和甲烷菌，進行好氧發酵，發酵發熱產生熱量，利用管道向沼氣池輸送；
（2）充分攪拌發酵介質原料；
（3）向發酵罐內充氧，控制發酵溫度在65℃；
（4）經過好氧發酵后，將發酵罐內的發酵物料取出，同時，在發酵罐加入農作物秸稈粉末，重復上述發酵罐的好氧發酵流程；
（5）發酵罐內取出的發酵物料再和一個沼氣池容量2/3的農作物秸稈粉末一起，通過進料口加入第一個沼氣池，進行厭氧發酵；
（6）經過厭氧發酵后，再通過進料口重復上述加料過程，將第一沼氣池中的經過厭氧發酵的發酵物擠入第二個沼氣池，第一沼氣池重復進行厭氧發酵循環；
（7）依次循序進行發酵，最后在第四個沼氣池的介質完成厭氧發酵，發酵物從出料口流出；
（8）沼氣池產生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲氣罐。
所述步驟（2）在沼氣池厭氧發酵的過程中，利用液壓攪拌器定時進行攪拌，同時，發酵罐內產生的熱量通過管道輸送到沼氣池內。
所述步驟（2）使用翻堆機在發酵罐內移動，充分攪拌發酵介質原料。
所述步驟（2）每20min攪拌一次。
所述步驟（3）通過暴氣池風機口向發酵罐內充氧。
所述步驟（1）脫硫劑包括硫酸鹽還原菌抑制劑和硫化氫去除劑，兩者質量比為5∶17。
所述步驟（1）脫硫劑與農作物秸稈干品的質量比為19∶1000。
所述硫酸鹽還原菌抑制劑包括鉬酸鈉、高錳酸鉀和慶大霉素，三者質量比為10∶38∶1。
實施例3
本實施例提供的一種利用農作物秸稈發酵沼氣的工藝，包括如下步驟：
（1）將農作物秸稈粉碎成細度為60目的粉末后加入發酵罐，添加量為一個沼氣池的容量的1/3，同時加入脫硫劑和甲烷菌，進行好氧發酵，發酵發熱產生熱量，利用管道向沼氣池輸送；
（2）充分攪拌發酵介質原料；
（3）向發酵罐內充氧，控制發酵溫度在62℃；
（4）經過好氧發酵后，將發酵罐內的發酵物料取出，同時，在發酵罐加入農作物秸稈粉末，重復上述發酵罐的好氧發酵流程；
（5）發酵罐內取出的發酵物料再和一個沼氣池容量2/3的農作物秸稈粉末一起，通過進料口加入第一個沼氣池，進行厭氧發酵；
（6）經過厭氧發酵后，再通過進料口重復上述加料過程，將第一沼氣池中的經過厭氧發酵的發酵物擠入第二個沼氣池，第一沼氣池重復進行厭氧發酵循環；
（7）依次循序進行發酵，最后在第四個沼氣池的介質完成厭氧發酵，發酵物從出料口流出；
（8）沼氣池產生的沼氣通過沼氣收集器輸送到儲氣罐。
所述步驟（2）在沼氣池厭氧發酵的過程中，利用液壓攪拌器定時進行攪拌，同時，發酵罐內產生的熱量通過管道輸送到沼氣池內。
所述步驟（2）使用翻堆機在發酵罐內移動，充分攪拌發酵介質原料。
所述步驟（2）每25min攪拌一次。
所述步驟（3）通過暴氣池風機口向發酵罐內充氧。
所述步驟（1）脫硫劑包括硫酸鹽還原菌抑制劑和硫化氫去除劑，兩者質量比為5∶17。
所述步驟（1）脫硫劑與農作物秸稈干品的質量比為9∶1000。
所述硫酸鹽還原菌抑制劑包括鉬酸鈉、高錳酸鉀和慶大霉素，三者質量比為（10-38）∶（10-38）∶1。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。