CN101225003B - 农作物秸秆厌氧发酵处理方法 - Google Patents

农作物秸秆厌氧发酵处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种将农作物秸秆、禽畜粪便等有机物采用厌养发酵技术进行资源化处理的方法，是将收集的农作物秸秆切碎成不大于5cm长的小段，并和禽畜粪便有机物一起等送入预处理系统，加水混和制成浆料；在浆料加热到37±2℃，调节pH值至6.5～7.5，用水调整浆料中的含固量至9.6～10.4％，然后将浆料送入厌氧发酵罐进行发酵，最后将发酵液进行固液分离，得到的固形物料经堆肥，制成有机肥。发酵液分离出的液体即沼液可用于农业和园艺灌溉，产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用。本发明的处理过程无毒，无异味，实现了农作物秸秆的无害化、资源化处理，且处理过程无污染，防止细菌病毒传播，是一种经济性好、能实现良性生态循环的绿色环保的有机垃圾处理方法。

Description

农作物秸秆厌氧发酵处理方法
技术领域
本发明属于厌养发酵技术领域，涉及一种将农作物秸秆、禽畜粪便等有机物进行资源化处理的新方法——厌氧发酵处理方法。
背景技术
农业生产中产生大量的副产品农作物秸秆，主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部有机物成分组成，含有丰富生物质能的有机物。但是由于各方面的因素，利用率不高，其中只是有一小部分作为燃料消耗掉，二大部分未加处理直接丢弃，这样一方面造成资源的严重浪费，另一方面，过剩的秸秆成为一个越来越突出的环境污染现象，而且露天堆放形成安全隐患，由此引发的火灾时有发生。因此，在当今能源需求量急剧上升，供应越来越显不足的大背景下，如何充分开发利用如此数量巨大农作物秸秆，已经得到世界各国的重视，开展了广泛的研究，并已取得了许多成果。
安全高效地对农作物秸秆、禽畜粪便等有机物进行资源化、无害化处理，既可从源头上减少火灾的危害，改善农村环境卫生，又可缓解我国资源短缺的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种将农作物秸秆、禽畜粪便等有机物采用厌养发酵技术进行资源化处理的更先进有效的方法。
本发明农作物秸秆厌氧消化处理方法，包括下列工艺步骤：
(1)将收集的农作物秸秆切碎成不大于5cm的小段。。
(2)送入预处理系统中，加入农作物秸秆碎段重量2.5～3倍的水，搅拌下制成浆料。在搅拌罐中还加入禽畜粪便，与农作物秸秆一起制成浆料。禽畜粪便的加入量可以是任意比例。
(3)将浆料加热到37±2℃，调节ph值至6.8～7.4，用水调整浆料中的含固量至9.6～10.4％；
(4)将浆料送入厌氧发酵罐进行厌氧发酵，发酵条件为：温度37±2℃，时间16～24天；
(5)将发酵液进行固液分离，得到的固形物料经堆肥，制成有机肥。
分离出的固形物料与结构性材料按10∶1～8∶1的体积比混合后进行堆肥：堆肥条件为：物料含水率为60～70％，温度60～65℃，供气量38～40m3/t·h，供气压力15～25KPa，发酵时间8～14天，然后用滚筒筛分离出其中的结构性材料。其中结构性材料为不参与发酵的物料，其作用主要是疏松发酵物料，如木块、竹筷等。
发酵液分离出的液体送到步骤(2)中循环使用，多余的废水，即沼液可用于农业和园艺灌溉。发酵产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用。
本发明农作物秸秆在处理过程中无毒，无异味，实现了农作物秸秆的无害化、资源化处理，处理过程无污染，且防止细菌病毒传播，是一种经济性好、能实现良性生态循环的绿色环保的有机垃圾处理方法。
附图说明
图1为本发明农作物秸秆厌氧消化处理的工艺流程图
具体实施方式
本发明农作物秸秆厌氧消化处理方法，包括下列工艺步骤：
(1)将收集的农作物秸秆切碎成不大于5cm的小段。
(2)送入预处理系统中，还加可入禽畜粪便，与农作物秸秆一起制成浆料，加入水为农作物秸秆碎段和禽畜粪便混和物总重量的2.5～3倍，水禽畜粪便的加入量可以是任意比例。
(3)将浆料加热到37±2℃，调节ph值至6.8～7.4，用水调整浆料中的含固量至9.6～10.4％。
农作物秸杆的除砂、搅拌、浆料的制备及调配采用厌氧消化预处理一体装置，它可将厌氧消化前所需进行的全部预处理过程在一个一体化装置中完成。该装置包括有机废弃物预处理箱和自动监测控制箱两部分，其中预处理箱内安装有搅拌装置、渣浆机、除砂装置、加热装置及温度传感器与PH探测传感器；控制箱内安装有搅拌装置驱动调速电机、渣浆机、沼气锅炉、PLC控制箱及控制计算机；温度探测传感器、PH值探测传感器对待发酵的混和物进行在线检测，并将数据送至中央计算机，经过专用软件对这些数据进行处理、运算与优化后，经PLC控制相关设备启动、停止，从而达到调整、稳定这些参数的目的。
农作物秸杆碎段由物料输入机送入预处理箱，由搅拌器搅拌使其充分均匀，并由加热装置对物料进行均匀加热；渣浆机与预处理箱相通，可循环往复将混和料磨细，便于降解；脱砂装置将砂砾等固体杂质分离输出；控制箱内的调速电机保证搅拌器按需要进行搅拌，沼气锅炉则利用发酵产生的沼气加热循环水，再通过热交换器对物料进行加热，保证预处理箱体里混和物对温度的要求。
(4)将上述处理的浆料送入厌氧发酵罐进行厌氧发酵，发酵条件为：温度37±2℃，时间16～24天；
厌氧发酵罐采用弹性软顶厌氧发酵罐，软顶采用高质量的EPDM橡胶制成；发酵罐体的壁设计成复合保温层，即由外项向内依次包括隔离层、保温层、混凝土结构层；罐底由外向内依次为土壤层、保温层；罐体内壁及罐底均设置有供热管组。为了使发酵罐内发酵混和物的温度可控，在罐体内安装有温度探测传感器，随时反馈发酵罐内发酵混和物的温度，并根据工艺要求，由发酵罐外部的控制系统控制供热管组的供热与否，以及时调节酵罐内的温度。
在罐的中间装有一个摇臂式搅拌装置，对浆料搅拌均匀，使厌氧发酵罐中垃圾物料连续不断地进行完全充分的混合，它可有效避免垃圾混和液在反应罐中形成沉积物板结，以保证发酵过程充分有效。
弹性软顶厌氧发酵罐上部一侧安装了沼气压力调节装置，该装置是一个试管式压力平衡容器，压力平衡容器内有重力平衡体，该重力平衡体的尾端通过拉绳连接到有发酵罐的软顶上。在压力平衡容器的侧下部设有支管，该通管的端部分叉成两个连通的二级支管。使用时，将其中一个二级支管安装到发酵罐的沼气输出管道上，另一个二级支管安装到沼气收集装置的沼气输入口；将重力平衡体尾端的拉绳连接到发酵罐的弹性软顶，并向压力平衡容器内注入适量的液体介质(如水)，发酵罐中产生的沼气量的变化，通过拉绳使重力平衡体在压力平衡容器内上下移动，引起压力平衡容器内介质液位的变化，从而控制发酵罐的沼气输出管道和沼气收集装置的沼气输入管道开通或隔断，最终实现了发酵罐内产生的沼气自动控制输出。
输入厌氧发酵罐里的有机物浆料经发酵，浆料中80％有机物分解成沼气，收集后经脱硫处理作为能源使用。其他20％的有机物混合在混合液中，这些混合液从发酵罐中经管道送出，向其中加入絮凝剂聚丙烯酰胺，絮凝剂加入量为3.5～4.0kg/吨。然后由泵输送进入固液分离装置进行高速离心分离，重相的固形物料中含有利于农作物生长的元素如氮(N)、磷(P)、钾(K)等，可送入下一个工序进行控氧堆肥，生产有机肥。轻相的液体则输送到步骤(2)进行循环利用，最后多余的废水即沼液可用于农业和园艺灌溉。
(5)将步骤(4)分离出的固形物料与木块、竹筷等按10∶1的体积体比混合后，堆放进堆肥仓中进行进堆肥发酵处理。使用自动检测控制装置按工艺要求自动控制调整堆肥过程中氧气浓度以及温湿度等参数，根据微生物需氧量，有目的的自动控制通风，可显著改善提高堆肥质量，并从根本上最大程度减少臭气的产生。堆肥条件为：物料含水率为60～70％，温度60～65℃，供气量38～40m3/t·h，供气压力15～25KPa，发酵时间8～14天，然后用滚筒筛分离出其中的结构性材料，此时得到含水率为约40％的物料，再进行二次堆肥，把物料堆至2.5米左右高，自然发酵时间16～24天，进料容重约0.5t/m3，最后得到含水率为25％的微量元素丰富的有机肥。

Claims (4)

1.一种农作物秸秆厌氧消化处理方法，包括下列工艺步骤：
(1)将收集的农作物秸秆切碎成不大于5cm的小段；
(2)送入预处预处理系统中，并加入农作物秸秆重量2.5～3倍的水，搅拌制成浆料；
(3)将浆料加热到37±2℃，调节PH值至6.5～7.5，用水调整浆料中的含固量至9.6～10.4％；
(4)将浆料送入厌氧发酵罐进行厌氧发酵，发酵条件为：温度37±2℃，时间16～24天；
(5)将发酵液进行固液分离，得到的固形物料经堆肥，制成有机肥；
所述发酵液的固液分离工艺是：先在厌氧发酵的发酵液中加入絮凝剂吸附其中的附悬浮物，然后送入固液分离装置进行分离；采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入量为3.5～4.0kg/吨；
所述堆肥工艺是，将发酵液分离出的固形物料与疏松发酵物料的结构性材料按10∶1～8∶1的体积比混合后进行堆肥：堆肥条件为：物料含水率为60～70％，温度60～65℃，供气量38～40m3/t·h，供气压力15～25KPa，发酵时间8～14天；然后用滚筒筛分离出其中的结构性材料，得到微量元素丰富的有机肥。
2.如权利要求1所述农作物秸秆厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(2)中可加入任意量的禽畜粪便。
3.如权利要求1所述农作物秸秆厌氧消化处理方法，其特征在于：步骤(5)中固液分离得到的液体可送到步骤(2)中循环使用，或用于农业和园艺灌溉。
4.如权利要求1所述农作物秸秆厌氧消化处理方法，其特征在于：发酵产生的沼气经脱硫处理后作为能源使用。
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