CN103275745A

CN103275745A - 一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法

Info

Publication number: CN103275745A
Application number: CN2013100664120A
Authority: CN
Inventors: 李珺; 马力通; 蔡禄; 赫文秀; 赵果荣
Original assignee: Inner Mongolia Mengfei Biological Science & Technology Co Ltd; Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia Mengfei Biological Science & Technology Co Ltd; Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-03-04
Also published as: CN103275745B

Abstract

本发明属于泥煤资源化应用领域，特别涉及一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法。本发明采用泥煤稀酸处理后发酵沼气，沼气发酵残余物制备富含腐植酸的有机肥料。该方法针对泥煤化学组成结构特点，将泥煤分级利用，主要成分有机质转化为沼气，主要成分腐植酸以及有机质残余添加配料牛粪后转化为富含腐植酸的有机肥料，采用简洁的流程、相对温和的操作条件和有效的技术措施，实现泥煤的物尽其用，既生产气体清洁燃料，又制取高附加值富含腐植酸的有机肥料，提高了泥煤的综合价值，有利于泥煤资源的开发利用。

Description

一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法

技术领域

本发明属于泥煤资源化应用领域，特别涉及一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法。

背景技术

泥煤又称为泥碳或草碳，是煤化程度最低的煤。泥煤因其具有独特优越的物理性质、化学性质和生物性质，以及低廉的价格，泥煤被广泛应用于农业、园艺、建筑、工业、医药等各个领域。虽然中国在泥煤应用方面仅处于开始阶段，但人们已经逐步认识到了泥煤具有其他材料不可替代的、独特的性质，例如具有质轻、持水、透气和富含有机质等优点。目前，泥煤已经在城市绿化建设、花圃花卉营养土、运动场或高尔夫球场、盆栽花卉、土壤改良、沙漠绿化、无土栽培、草坪卷工业化生产、食用菌培植、泥煤基复合肥、建造屋顶花园等领域广泛应用。

肥料是影响农作物产量的最基本要素。在其他条件一致的前途提下，使用有机肥料或无机肥料是农业优质增产的重要保障。我国目前农业生产主要施用化学肥料，其利用率只有30%左右，剩下的70%或被淋溶或被释放，造成年复一年的污染积累。根据环保部、国家统计局和农业部发布的《全国污染源普查公报》，农业已经成为中国第一被污染的产业。化肥过量使用已成为影响农业可持续发展的重大问题，必须采取措施加以解决。选择既能优质增产、又能节能减污的绿色环保肥料来取代污染严重的化肥是顺应潮流的大趋势。富含腐植酸的有机肥料以其独特的属性对解决这一问题有着不可替代的优势。研究表明，富含腐植酸的有机肥料中所含的腐植酸与土壤和农家肥料中的腐植酸具有同样性质，可以改善土壤理化性质、增强作物抗逆性能、对无机养分起增效作用、对植物生长有刺激作用、改善作物品质等。富含腐植酸的有机肥对大、中、微量元素的增效缓释作用和其天然有机特性，成为与化肥配合施用的最环保、安全的有机肥。腐植酸源自土壤，作为肥料无环保风险的特色将弥补传统化肥的不足。并且，国家相继启动“无公害食品行动计划”、“绿色食品”、“有机食品”认证等相关计划及政策，对农产品进行质量安全控制，一定程度上也带动了有机肥的市场需求。绿色环保食品一直供不应求，商品化有机肥无论在国内或是国外，无论是现在还是将来，市场都十分广阔。

泥煤的主要成分是有机质和腐殖酸，其中腐殖酸含量在20-40%之间，有机质含量一般在40-70%之间，有机质可降解转化为沼气，沼气发酵的残余物沼渣和沼液中富含腐植酸和未降解的有机质，添加配料可进一步腐熟发酵成为富含腐植酸的有机肥料，并且堆腐过程中腐植酸自然氧化，可进一步增加腐植酸含量。目前尚无相关报道。

专利（200910035462.6）公开了提高木质纤维原料厌氧产气性能的新方法，将木质纤维原料切碎后与草炭按干物质比9∶11～3∶1的比例混合，将混合物进行厌氧发酵产沼气。张学才等报道了泥炭与猪粪的配比是1：1或1：2在严格厌氧的条件下可以制取含甲烷65 %左右的沼气。（张学才, 高风彩. 泥炭制沼气的研究[J]. 煤气与热力, 2000, 20(1):3-5），前者是泥炭与木质纤维原料混合，后者是泥炭与猪粪混合，都没有单独以泥煤为原料厌氧发酵制备沼气，并实现泥煤的综合利用和多产品转化。因此，针对泥煤原料厌氧发酵的反应特点，需要研究相应的方法解决泥煤降解转化的难题，提高泥煤的附加值。

针对泥煤化学组成结构特点，采用简洁的流程、相对温和的操作条件和有效的技术措施对泥煤进行分级转化，易降解的有机质制成气体清洁燃料沼气，未降解完全的有机质和富集的难降解的腐植酸制成富含腐植酸的有机肥料，对泥煤资源的综合利用开发具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，该方法采用稀酸处理泥煤，混合活性污泥发酵沼气，发酵残余物制备富含腐植酸的有机肥。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的泥煤为原料制备沼气的方法，其包括以下步骤：1) 对泥煤进行稀酸预处理，加碱中和后添加尿素调节碳氮比，添加活性污泥进行厌氧发酵产沼气；2) 沼气发酵残余物调节pH后添加牛粪堆放自然发酵，造粒烘干得到有机肥料。

在本发明的步骤1）中，泥煤粉碎至10～30目，加入1-5倍体积1-5%稀酸，在90-100℃水解1～3h，加碱调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为25:1-30:1，添加体积分数为10%～40%活性污泥，在30～55℃发酵1～20天制备沼气，测定沼气中的甲烷含量。

所述稀酸使用的是稀硫酸、稀硝酸或稀盐酸中的任意一种。

所述碱使用的是氢氧化钠、氢氧化钡或纯碱中的任意一种。

在本发明的步骤2）中，沼气发酵残余物，加入熟石灰调节pH为6～8，添加相当于残渣质量分数10～60%，含水量50～70%的牛粪堆放发酵7～30天后，造粒50～60℃烘干筛分得到有机肥料。

本发明的有益效果为：

（1）泥炭分级利用，泥煤的主要成分是有机质和腐殖酸，将泥煤中的68%有机质转化为沼气等低碳生物质能源，未降解完全的有机质和富集的难降解的腐植酸制成富含腐植酸的有机肥料，使泥煤成分综合利用，符合国家的产业政策和能源政策，有利于企业调整产品结构、扩大产品种类。

（2）泥煤稀酸预处理方法简单实用化，易于工厂规模化生产处理，泥煤纤维结构疏松易于微生物作用降解转化产沼气。

（3）本发明将泥煤中的有机质转化制备沼气，富集的难降解的腐植酸制备富含腐植酸的有机肥料，实现泥煤主要组分的定向转化，具有反应条件温和、简便易行等优点，解决了泥煤利用方式单一的问题，有利于泥煤产品多元化、资源高值化利用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1：取干燥泥煤进行粉碎至10目，收集泥煤细粉取10g加入3倍体积2%稀硫酸，在90℃水解2h加氢氧化钡调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为25:1，添加体积分数为30%活性污泥，在50℃发酵13天排水集气法收集沼气61ml，测定沼气中的甲烷含量为60%。发酵残余物加入熟石灰调节pH为7.5后，添加相当于残渣质量分数40%，含水量60%的牛粪覆盖塑料薄膜厌氧堆放发酵30天后，造粒55℃烘干得到有机肥料，有机肥料含有机质(干基) 46%，总养分(干基)5.7%，水分24%，pH7.0，As、Cd、Pb、Cr、Hg含量指标符合NY 525-2012中4.3的规定，检测粪大肠菌群数80个/g，蛔虫卵死亡率＞99%。

实施例2：取干燥泥煤进行粉碎至10目，收集泥煤细粉取30g加入2倍体积3%稀硫酸，在95℃水解1h加纯碱调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为25:1，添加体积分数为25%活性污泥，在50℃发酵10天排水集气法收集沼气157ml，测定沼气中的甲烷含量为58%。发酵残余物加入熟石灰调节pH为7.5后，添加相当于残渣质量分数35%，含水量50%的牛粪覆盖塑料薄膜厌氧堆放7天然后自然发酵20天，造粒55℃烘干得到有机肥料，有机肥料含有机质(干基) 47%，总养分(干基)5.4%，水分25%，pH6.4，As、Cd、Pb、Cr、Hg含量指标符合NY 525-2012中4.3的规定，检测粪大肠菌群数97个/g，蛔虫卵死亡率＞96%。

实施例3：取干燥泥煤进行粉碎至20目，收集泥煤细粉取20g加入1.5倍体积2%稀盐酸，在95℃水解2h加氢氧化钠调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为30:1，添加体积分数为30%活性污泥，在50℃发酵15天排水集气法收集沼气89ml，测定沼气中的甲烷含量为62%。发酵残余物加入熟石灰调节pH为7.5后，添加相当于残渣质量分数40%，含水量70%的牛粪堆放15天然后覆盖塑料薄膜厌氧发酵15天，造粒50℃烘干得到有机肥料，有机肥料含有机质(干基) 47%，总养分(干基)5.1%，水分28%，pH6.2，As、Cd、Pb、Cr、Hg含量指标符合NY 525-2012中4.3的规定，检测粪大肠菌群数94个/g，蛔虫卵死亡率＞96%。

实施例4：取干燥泥煤进行粉碎至20目，收集泥煤细粉取40g加入1倍体积1%稀硝酸，在90℃水解1h加氢氧化钠调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为25:1，添加体积分数为30%活性污泥，在50℃发酵20天排水集气法收集沼气178ml，测定沼气中的甲烷含量为58%。发酵残余物加入熟石灰调节pH为7.5后，添加相当于残渣质量分数60%，含水量68%的牛粪堆放7天然后覆盖塑料薄膜厌氧发酵20天，造粒50℃烘干得到有机肥料，有机肥料含有机质(干基) 48%，总养分(干基)5.3%，水分28%，pH6.2，As、Cd、Pb、Cr、Hg含量指标符合NY 525-2012中4.3的规定，检测粪大肠菌群数90个/g，蛔虫卵死亡率＞97%。

Claims

1.一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1) 对泥煤进行稀酸预处理，加碱中和后添加尿素调节碳氮比，添加活性污泥进行厌氧发酵产沼气；

2) 沼气发酵残余物调节pH后添加牛粪堆放自然发酵，造粒烘干得到有机肥料。

2.根据权利要求1所述的一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，其特征在于，步骤1）泥煤粉碎至10～30目，加入1-5倍体积1-5%稀酸，在90-100℃水解1～3h加碱调节pH为7.5，添加尿素调节碳氮比为25:1-30:1，添加体积分数为10%～40%活性污泥，在30～55℃发酵1～20天制备沼气，测定沼气中的甲烷含量。

3.根据权利要求1或2所述的一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，其特征在于，稀酸为稀硫酸、稀硝酸或稀盐酸中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，其特征在于，碱为氢氧化钠、氢氧化钡或纯碱中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种稀酸处理泥炭制备沼气联产有机肥料的方法，其特征在于，在步骤2)中沼气发酵残余物，加入熟石灰调节pH为6～8后，添加相当于残渣质量分数10～60%、含水量50～70%的牛粪堆放发酵7～30天，造粒后50～60℃烘干得到有机肥料。