一种泥炭活化的方法
阅读：268发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种泥炭活化的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 泥炭 活化的方法，包括下列步骤：（1） 蒸汽 爆破预处理活化泥炭：将自然 风 干泥炭装进蒸汽爆破罐，在140-190℃，压 力 0.6-1.6MPa下维持4-20min，瞬间爆破得到活化的泥炭；（2）厌 氧 发酵 ：将活化的泥炭添加占其 质量 分数10%-90%的厌氧活性 污泥 进行厌氧发酵，调节固液比为1:（5-20）g/ml，调节pH为6.5-7.5，在30-50℃厌氧发酵7-30天，排 水 集气法收集沼气，测定沼气中的甲烷含量。本发明采用蒸汽爆破的方法对泥炭进行活化，提高泥炭转化为沼气的得率，有助于进一步实现泥炭的规模化利用，扩大泥炭的用途，提高泥炭开采和利用的经济效益。，下面是一种泥炭活化的方法专利的具体信息内容。
一种泥炭活化的方法
[0001]
技术领域
背景技术
[0003] 煤炭是我国分布最广，储量较多的能源资源，在我国的能源消费结构中占主要的地位。煤根据煤化程度的不同，可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。泥炭（Peat）又称草炭或泥煤，是煤化程度最低的煤，由沼泽植物残体在水分过多、通气不良、气温较低的条件下，未能充分分解，经过长期积累而形成的一种不易分解、性质十分稳定的堆积成层的有机物。我国泥炭资源比较丰富，总储量为46.87亿吨（干基），相对集中分布于四川、云南、内蒙古、黑龙江等地。未经处理的泥炭难于被微生物降解，天然泥炭大量转化为甲烷是困难的。因为泥炭中可水解键数目很少，泥炭中醚键和C-C键很难被厌氧菌大量降解，不能形成足够小的分子（＜500Da）被厌氧微生物吸收转化，此外天然泥炭的氢含量很低，难以低成本地转化为甲烷。因此用未处理的泥炭作为基质，仅有少部分能转化成甲烷，泥炭生物转化的前景不容乐观。
[0004] 泥炭形成的本质就是植物有机体的有效积累和抑制分解。张英（张英，王晓波，李谨，等.不同类型有机质生物产甲烷模拟实验研究.石油实验地质，2009, 36：633-636）研究不同类型有机质的生物产甲烷能力和特征，发现泥炭和藻类、水生草本植物、陆生草本植物相比，生物产甲烷能力最弱，并且不同的有机质在一定时间内的生物转化率相差巨大，其中藻类最高，泥炭最低。为了提高泥炭的生物可降解性，国内仅有的不多的文献报道泥炭与木质纤维原料混合、泥炭与猪粪混合，进行厌氧发酵产沼气，都没有解决单独以泥炭为原料生物甲烷化制备沼气的难题，限制了泥炭的综合利用和高值化利用。这是由于泥炭有机质的生物可降解性低，或是缺乏某些养份，也可能两种因素都有。
发明内容
[0006] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供了一种泥炭活化的方法，所述方法包括下列步骤：
（1）蒸汽爆破预处理活化泥炭：将自然风干泥炭装进蒸汽爆破罐，在140-190℃，压力
0.6-1.6MPa下维持4-20min，瞬间爆破得到活化的泥炭；
（2）厌氧发酵：将活化的泥炭添加占其质量分数10%-90%的厌氧活性污泥进行厌氧发酵，调节固液比为1:（5-20）g/ml，调节pH为 6.5-7.5，在30-50℃厌氧发酵7-30天，排水集气法收集沼气，测定沼气中的甲烷含量。
（1）蒸汽爆破预处理活化泥炭：将自然风干泥炭装进蒸汽爆破罐，在140-190℃，压力
0.6-1.6MPa下维持4-20min，瞬间爆破得到活化的泥炭；
（2）厌氧发酵：将活化的泥炭添加占其质量分数10%-90%的厌氧活性污泥进行厌氧发酵，调节固液比为1:（5-20）g/ml，调节pH为 6.5-7.5，在30-50℃厌氧发酵7-30天，排水集气法收集沼气，测定沼气中的甲烷含量。
[0007] 本发明所述泥炭为有机质含量30%-70%、pH值5.0-6.5的草本泥炭。
[0008] 天然泥炭生物甲烷化过程中，预处理活化泥炭是不可或缺的步骤。泥炭是芳香环组成并由盐桥、脂肪链等连接起来的大分子网状结构化合物，预处理活化泥炭的目的是通过预处理，活化泥炭，促使泥炭发生分子结构和化学组分的变化，容易进入微生物细胞内，提高比表面积和可及性，提高后续转化反应速率，提高泥炭的生物可降解性，进而被微生物代谢转化利用。
[0009] 为解决泥炭活性差，生物降解性低造成的泥炭资源综合利用瓶颈的问题，本发明采用蒸汽爆破的方式对泥炭进行活化。蒸汽爆破法，在爆破过程中，高压蒸汽渗入泥炭内部，以气流的方式从封闭的孔隙中释放出来，物料在膨胀气体冲击波的作用下发生多次剪切变形运动，使纤维发生一定的机械断裂，同时物料内的高压液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，使泥炭从胞间层解离成单个纤维细胞，高温高压加剧了泥炭内部氢键的破坏和有序结构的重排，泥炭含有的水分被锁定在细胞壁上，水以氢键的形式结合与泥炭中的纤维素等结合，水分子取代了不少原来纤维素的结合位点，达到了润胀的作用；由于水的附着，水质子的催化作用也加快了化学反应速率，加快了泥炭中纤维素、半纤维素等的水解，同时游离出新的羟基，增加了泥炭的吸附能力，也促进了泥炭中半纤维素的水解和木质素的转化。
[0010] 本发明所采用蒸汽爆破工艺稳定可靠、无污染、对环境友好，目前国内已经完成相应设备的规模化放大，能够满足工业化大规模生产的需要。
[0011] 因而，本发明的有益效果为：1、建立泥炭活化预处理技术体系是泥炭资源高值化的根本途径，利用蒸汽爆破处理技术，活化泥炭，解除泥炭的天然抗降解屏障，处理工艺稳定可靠、无污染、对环境友好。
[0012] 2、泥炭活化所采用的蒸汽爆破技术在国内已经完成设备的放大，能够满足泥炭大规模工业化利用的需要，为泥炭的生物转化奠定了基础。
具体实施方式
[0013] 实施例1取300g有机质含量68%，pH值6.5的草本自然风干泥炭装进蒸汽爆破罐，在190℃，压力1.6MPa下维持20min，瞬间爆破得到活化的泥炭。
[0014] 取30g的活化泥炭添加占其质量分数90%的厌氧活性污泥，调节固液比1:5 g/ml，调节pH为 6.5，在50℃厌氧发酵7天，排水集气法收集沼气1046ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为60%。
[0015] 实施例2取200g有机质含量30%，pH值6.0的草本自然风干泥炭装进蒸汽爆破罐，在180℃，压力1.5MPa下维持10min，瞬间爆破得到活化的泥炭。
[0016] 取30g的活化泥炭添加质量分数80%的厌氧活性污泥，调节固液比1:10 g/ml，调节pH为 7.0，在30℃厌氧发酵28天，排水集气法收集沼气822ml，气相色谱测定沼气中的甲烷含量为58%。
[0017] 实施例3
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