CN104120150A - 一种乡村生产生活综合循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乡村生产生活综合循环利用方法,研究出适合沼气使用的主要农业废弃物及人畜粪便低温发酵促进剂,通过不同的驯化方式扩大沼气生产菌的温度适应范围;集多种可再生能源和循环利用材料建造生态农房。本发明节能环保,变废为宝,将多种可再生能源的综合利用方法应用于乡村农户家庭的生产和生活上,提高了可再生能源的综合利用率,解决了农户用能问题,降低了乡村污染,提高了农户收益和降低农户生产成本,可以缓解西部地区环境的恶化状况及新疆农村地区用能紧张的局面,对于国家高新技术应用,农业可持续发展,西北环境改善,农业现代化发展和农业经济建设都具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源综合利用领域,尤其涉及一种乡村生产生活综合循环利用方法。
背景技术
能源是支撑现代文明社会发展的主要基础物质之一,随着传统矿物能源,如石油、煤等的日益消耗,能源问题成为人类社会普遍关注的焦点和必须解决的重大课题。
为解决目前能源短缺问题,世界各国为开发和利用新能源投入了大量的人力、物力进行研究。1982年联合国召开了世界新能源和可再生能源国际会议,提出以新技术和新材料为基础,开发新的可再生能源来取代资源有限、环境污染的化石能源,保持可持续发展和保护生态环境。新能源和可再生能源在我国社会经济可持续发展中同样具有重要作用,是我国能源发展的重要内容和组成部分。
其中沼气技术的综合利用将是促进设施农业向着绿色生态方式发展的关键技术。沼气工程技术的发展,不仅可以解决农村能源短缺的问题,保护生态环境,也可以通过专用设备用于日光温室的增温、补光和增加CO2气肥等,同时,沼渣沼液是设施蔬菜等农产品生产的绿色、优质有机肥料,其中沼渣是养分比较齐全的迟性肥料,质地细,安全性好,沼液是速效氮肥,可作追肥或叶面喷肥,既可以用作有机肥又可以作为优质无土栽培基质,是解决设施农业发展技术瓶颈,引领我区设施农业产业向无公害、生态型和绿色农产品生产技术标准发展的关键技术之一。再者说,新疆巨大的能源需求量为可再生能源的开发提供了必要的市场条件。
可再生能源综合利用的对象是乡村农户家庭,采用风能,太阳能及农户养殖中产生的禽畜粪便,生活垃圾,生活污水生产的沼气多种可再生能源综合利用的模式,建立复合能源系统,既能提供能源也能保护环境,还能达到节能减排的目的。乡村通过太阳能热水器,太阳能光伏电源,太阳能灶等可再生能源的利用推动了乡村传统生活用能方式向清洁,绿色用能方式的转变,使农民生活质量得到改善。
将节能环保,变废为宝,多种可再生能源的综合利用方法应用于乡村农户家庭的生产和生活上,符合国家村镇建设政策,并且可以缓解西部地区环境的恶化状况及新疆农村地区用能紧张的局面。对于国家高新技术应用,农业可持续发展,西北环境改善,农业现代化发展和农业经济建设都具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乡村生产生活综合循环利用方法,旨在将多种可再生能源的综合利用方法应用于乡村农户家庭的生产和生活,提高可再生能源的综合利用率,解决农户用能问题,降低乡村污染,提高农户收益和降低农户生产成本。
本发明是这样实现的,一种乡村生产生活综合循环利用方法包括:(1)研究出适合新疆沼气使用的主要农业废弃物及人畜粪便低温发酵促进剂;(2)集多种可再生能源和循环利用材料建造生态农房,实现综合循环利用。
所述低温发酵促进剂包括驯化的产甲烷菌种、水解微生物的优势菌群及添加剂。该低温发酵促进剂可以在不低于10℃条件下提高产甲烷菌活性,还可以改善不产甲烷菌的代谢功能,提高有机物分解利用率和沼气产量。沼气低温发酵促进剂中经过驯化的产甲烷菌种对低温起到一定的抵抗作用。沼气低温发酵促进剂中水解微生物的优势菌群是厌氧水解细菌混合菌,其主要作用是增加沼气发酵过程中水解阶段的代谢速率,从而有效提高沼气发酵的原料利用率、产气速率和沼气产量。沼气低温发酵促进剂中添加剂的组份为Fe3+、Ni2+、木炭,且Fe3+:Ni2+:木炭配比为2:1:5,投加绝对量为0.61%(相对于原料干重),在厌氧发酵过程中添加剂能够增强产甲烷菌活性,提高产气量,并对低温有一定的抵抗作用,从而使其能够在较宽的温度范围内大幅度提高北方寒冷地区冬季沼气产气水平。
所述生态农房包括猪圈、鸡圈(1),风力发电机(2)、光伏列阵(3)、太阳能(电)热水器(4)、厕所(5)、配电柜(6)、沼气池(7)。猪圈、鸡圈(1)连接厕所(5)和沼气池(7),风力发电机(2)和光伏列阵(3)连接配电柜(6),光伏列阵(3)和配电柜(6)连接太阳能(电)热水器(4)。猪圈、鸡圈和厕所、农田产生的废物集中排入沼气池,沼气池产生的沼气用于住房取暖、燃气,沼渣沼液可作为有机肥用于农田,风力发电机与光伏阵列构成的风光互补发电产生的电能配送给配电柜,配电柜的电用于照明、住房取暖等生产生活用电。
所述太阳能(电)热水器与配电柜和沼气池相连,用于在冬季低温条件下对沼气池进行温度控制。
所述风力发电机与光伏阵列构成风光互补发电装置,主要包括风力发电机、太阳能光伏电池、蓄电池、风光互补控制器、逆变器。其中,风光互补控制器分别与风力发电机以及太阳能光伏电池相连,用于控制风力发电机以及太阳能光伏电池对蓄电池充电,逆变器与蓄电池相连,将蓄电池的直流电转变成交流电供给用户使用。
效果汇总
本发明节能环保,变废为宝,将多种可再生能源的综合利用方法应用于乡村农户家庭的生产和生活上,提高了可再生能源的综合利用率,解决了农户用能问题,降低了乡村污染,提高了农户收益和降低农户生产成本,可以缓解西部地区环境的恶化状况及新疆农村地区用能紧张的局面,对于国家高新技术应用,农业可持续发展,西北环境改善,农业现代化发展和农业经济建设都具有十分重要的意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的乡村生产生活综合循环利用方法路线图;
图2是本发明实施例提供的生态农房单户结构示意图。
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,以下结合附图及实施例,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。
本发明是这样实现的,一种乡村生产生活综合循环利用方法包括:
(1)研究出适合新疆沼气使用的主要农业废弃物及人畜粪便低温发酵促进剂;(2)集多种可再生能源和循环利用材料建造生态农房,实现综合循环利用。
禽畜粪便、农作物废物(秸秆),厕所、生活垃圾、废水等集中排入沼气池进行发酵处理。沼气池发酵产生的沼气可作为生活燃气使用。风力发电机与光伏阵列构成风光互补发电装置将转化的电能配送给配电柜,配电柜的电可提供给用户生活用电。太阳能(电)热水器连接配电柜和沼气池,可以在冬季低温条件下对沼气池进行温度控制。
实施例一:
在温度低于17℃时,甲烷菌活性几乎停止产甲烷代谢。而我国农村的沼气池多在自然温度下进行厌氧发酵,即使在重庆这样的南方地区,每年的冬春季日平均气温也只能达到17℃左右,严重限制了农村沼气池的厌氧发酵和产气,所产沼气远远不能满足农户的日常炊事需要。因此,研究利用沼气发酵促进剂提高冬季低温下农村户用沼气池产气量具有重要的现实意义。
针对冬季低温(<10℃)条件下,对如何驯化出优良厌氧发酵菌种和沼气促进剂提高农村户用沼气池产气量进行了研究。研究中以特制的5L厌氧消化罐作反应器。以猪粪为底物,设计了Fe3+,Ni2+,木炭3因素4水平的正交实验,研究厌氧发酵过程中产气量的变化,以获得微量元素和木炭的最佳的投加量组合配比,在此基础上驯化出优良的产甲烷茵种。沼气促进剂和茵种的实验室和农户应用效果表明,在厌氧发酵过程中微量元素和木炭都能够增强甲烷茵活性,提高产气量,并对低温具有一定的抵抗作用。其最佳配比Fe3+:Ni2+:木炭为2:1:5,投加绝对量为0.61%(相对于原料干重)。驯化出的茵种微生物生物量较高,较驯化前提高了27.3%,作为接种物在农村沼气实际运用中取得较好效果。
本发明研究出的低温发酵促进剂包括驯化的产甲烷菌种、水解微生物的优势菌群及添加剂。该低温发酵促进剂可以在不低于10℃条件下提高产甲烷菌活性,还可以改善不产甲烷菌的代谢功能,提高有机物分解利用率和沼气产量。沼气低温发酵促进剂中经过驯化的产甲烷菌种对低温起到一定的抵抗作用。沼气低温发酵促进剂中水解微生物的优势菌群是厌氧水解细菌混合菌,其主要作用是增加沼气发酵过程中水解阶段的代谢速率,从而有效提高沼气发酵的原料利用率、产气速率和沼气产量。沼气低温发酵促进剂中添加剂的组份为Fe3+、Ni2+、木炭,且Fe3+:Ni2+:木炭配比为2:1:5,投加绝对量为0.61%(相对于原料干重),在厌氧发酵过程中添加剂能够增强产甲烷菌活性,提高产气量,并对低温有一定的抵抗作用,从而使其能够在较宽的温度范围内大幅度提高北方寒冷地区冬季沼气产气水平。
沼气低温发酵促进剂使用方法:在沼气池投料前将低温发酵促进剂和沼气原料一起混合拌匀或投料后加入沼气池中混合均匀即可(沼气池温度不低于10℃)。使用周期3-6个月。
实施例二:
沼气是一种混合气体,其中含CH65%左右(体积),此外还含有CO,H2S,N2,H2,CO等。沼气池是利用有机物在一定温度、湿度、酸碱度和隔绝空气的条件下,经微生物(细菌、酶)发酵而产生沼气的设施。农村修建沼气池不但条件得天独厚,而且还具有很多益处:通过发酵,能杀灭原料中的虫卵、病菌,改善环境卫生,降低发病率;发酵可使原料中的氮、磷、钾转变为农作物易吸收的营养物质,提高农家肥的肥效;开辟一种新型生物能源,解决农村取暖、烧饭等用热问题;木柴、农作物秸杆等固体燃料直接燃烧时,燃烧不充分,冒烟,而转化成沼气后再燃烧,则燃烧充分,无烟,既减少了对环境的污染,又节约了燃料。由此看来,农村进行沼气池建设,具有综合的经济效益。
户用沼气池一般由进料池、发酵池、贮气室、出料池、使用池、导气管六个主要部分组成。池身位于地下,用砖、混凝土、钢筋等砌成,其形状如图2。
沼气池的原料是农作物秸杆、杂草、树叶、人畜粪便、垃圾、污泥、水等。将原料置于进料池,原料便由此滑入发酵池。发酵池中的原料在微生物的催化作用下发生复杂的生物化学反应,产生沼气,这就是发酵。发酵大致分为两个阶段:第一阶段是在微生物的催化作用下,把原料中的碳水化合物、脂肪、蛋白质降解为低级脂肪酸、醇、醛及CO2,NH3,H2,H2S等。这一阶段所需要的微生物有多种,一种微生物只能分解一种类型的物质。如纤维素分解菌只分解纤维素,蛋白质分解菌只分解蛋白质等。第二阶段是甲烷菌将第一阶段产生的简单有机物转化成cH4。发酵产生的沼气聚集在贮气室中,使用时打开导气管上的开关,沼气即沿导管导出。
沼气池正常产生沼气的关键是存在较多的具有催化活性的细菌。加料后的沼气池中天然存在这些细菌勿需人工接种。然而,这些细菌的生存是需要一定条件的,为使沼气池中含有丰富的催化细菌,沼气池必须满足下列要求:(1)密封良好。沼气池中的微生物属厌氧性细菌,只有在缺氧条件下才能生长良好,因此,沼气池要做到不漏气、不漏水,形成一个缺氧的环境。(2)温度适宜。沼气池中的细菌生命活动最适宜的温度为20~40℃,温度过高、过低都不利于细菌的生长、发育、繁殖、代谢。因此,发酵池中的温度应控制在20~40℃。(3)营养充足。细菌正常生长需从发酵原料中吸收足够的养分,主要是碳、氮、无机盐。氮主要来源于人畜粪便,碳主要来源于植物体中的碳水化合物,无机盐来源于泥土。为保证细菌生长具有足够的营养,就要及时地出料和进料。(当其他条件正常而产气速率很慢时,说明营养缺乏,就应进料,进料量和出料量应大致保持平衡。先从出料池的小门处将发酵废料挖出,置于使用池中,这是优质农家肥,待用,然后由进料池进料)。(4)水量适宜。细菌吸收养分、排除废物和进行其他生命活动都需要水分。一般要求发酵原料的含水量占总质量的80%左右,过多、过少都对细菌活动不利,影响产气。(5)酸碱度适宜。细菌的生命活动需要中性或微碱性环境,酸碱度过小、过大均会带来不利影响。一般应将发酵原料的pH值控制在7-8.5。
据统计,如果把全国的农作物秸杆、人畜粪便有效地利用起来,可年产沼气1300亿m,其热值大约相当于3.6亿吨标准煤,这是一个惊人的数字。近年来,我国的沼气池建设发展很快,广大农村已建户用沼气池700多万个,约有3千万农民使用上了沼气;建成600多处小型沼气发电站和700多处沼气动力站。沼气能源的发展前景是极为广阔的。
实施例三:
进入二十一世纪,人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战,而能源问题日益严重,一方面是常规能源的匮乏,另一方面石油等常规能源的开发带来一系列的问题,如环境污染、温室效应等。人类需要解决能源问题,实现可持续发展,只能依靠科技进步,大规模开发利用可再生能源和新能源。而太阳能和风能被看做是最具有代表性的新能源和可再生能源。作为这两种能源的高级利用太阳能发电和风力发电技术受到世界各国的高度重视。由于风力发电和太阳能发电系统均受到外部条件的影响,光靠独立的风力或太阳能发电系统经常会难以保证系统供电的连续性和稳定性,因此,在采用风光互补的混合发电系统来进行相互补充,实现连续、稳定地供电。
风力发电系统主要由风力机、发电机、齿轮箱、变频器、调向机构、制动机构和塔架等组成。风力机把风能转换为机械能,发电机把机械能转换为电能。目前,世界上大中型风力发电机组主要有两种类型:一类是恒速恒频,这类风电机组并网后捕获风能的效率低;另一类就是变速恒频,相比之下,变速恒频风力发电机具有不可比拟的优势。
太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前世界各国正在研究的太阳电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率略低,但价格更便宜。
风光互补发电装置包括风力发电机、太阳能光伏电池、蓄电池、风光互补控制器、逆变器。其中,风光互补控制器分别与风力发电机以及太阳能光伏电池相连,用于控制风力发电机以及太阳能光伏电池对蓄电池充电,逆变器与蓄电池相连,将蓄电池的直流电转变成交流电供给用户使用。
实施例四:
目前市场上热水器主要有以下两种类型:一种是储水式电热水器,它是通过消耗电量来使水温升高;另一种是储水式太阳能热水器,它是通过吸收太阳能,并将太阳能转化为热能来使水温升高。上述两种储水式热水器各有优点,也各有缺点,而使用储水式太阳能电热水器是将电热水器与太阳能热水器结合起来,具有持续稳定的加热的功效。
太阳能电热水器主要由两个大部分组成:电热水器水箱与太阳能集热器。太阳能电热水器的水箱是由常规的电热水器改装而成,它只比常规的电热水箱多了与太阳能集热器相联的水管接头,一个接头是用来接收太阳能集热器产生的热水,另一个接头是用来向太阳能集热器输送冷水。电热水器水箱的主要作用是用来存储太阳能集热器产生的热水,或者是由它本身内胆里的电热管产生的热水。
太阳能集热器的工作原理是吸热板吸收太阳辐射并将产生的热能传递给传热介质,并由传热介质对循环水管中的水进行加热。它有多种类型,主要有平板集热器、聚光集热器、和平面反射镜等集中类型。
实施例五:
本发明提供了沼气低温发酵促进剂中水解微生物的优势菌群的培养方法,具体如下:
1.菌种来源
实验采用本实验室分离筛选出的厌氧水解细菌,菌种分离材料选用以稻草作为主要饲料的成年牛的排泄物,并进行初筛和复筛。
2.厌氧水解细菌培养基
初筛培养基(g):PDA培养基。
复筛培养液(g):葡萄糖0.5,蛋白胨1.0,K2HPO4:0.4,(NH4)2SO4:1.0;MgC12:0.1;MgSO4·7H2O:0.05;FeCl2:1.0,酵母膏1.0;蒸馏水1000mL;树脂刃天青(0.1%)1.0mL;pH值7,121℃灭菌30min。
培养液分装时,每支试管加入9mL,同时放进5张滤纸条(0.5cm×5cm),包扎灭菌。
固体培养基另加羧甲基纤维素钠和微晶纤维素5g代替滤纸条,琼脂20g,加水定容到1000mL。
将优选的细菌,依据《一般细菌常用鉴定方法》和《伯杰氏系统细菌学手册》圈进行初步鉴定。厌氧水解细菌混合菌为具有糖、蛋白胨分解能力的杆状、球杆状细菌,G-(革兰氏阴性菌,指革兰氏染色反应呈红色的细菌),不具运动性。
3、菌种活化:
保存菌株的活化:取保存菌株,用接种针刮取或挑取少量接于固体LB上,于30℃下培养24hr-48hr,连续活化2-3次。
4、种子制备
将筛选的活化菌株挑取一环接种于装有150ml种子培养基的500ml摇瓶中,置于30℃,200rpm摇床上培养36hr小时,备用。
5、固体发酵
以2%的接种量接入灭好的麦麸等固体配料中,搅拌均匀后,置于20-25℃条件下,密封,发酵36hr,取样检测,凉干。
6、活菌数量检测
活菌数量>109亿个/ml。
实施例六:
人(四口)畜(猪五头,鸡若干只)粪便加上农田中的废物(秸秆等)一天约可以产气1立方米,在新疆,南疆地区,普通沼气池年使用9个月,一个15m3的沼气池如果中间环节(碳氮比,ph,发酵温度,浓度)控制好,年产气约为500m3气左右。可以供做饭,烧水等使用。冬季沼气池可以用太阳能热水器加热的热水进行保温,沼气池的年使用时长将会增长,产气量也将提高。西北地区建一个10m3的沼气池,通过政府补贴后一般需投资1500-2500元。寿命一般是15年,每年的维护费大概为100元。因此建一个10m3的沼气池的成本大约是2200元。太阳能热水器为3000元。小功率沼气发电机3kw价格约为3000元。沼气池产气每年收益1000-1500元,还有沼气池的产物沼液,沼渣也是很好的肥料,每年约有150元的收益。
所述风光互补发电系统包括:风力发电机、太阳能光伏电池、蓄电池、风光互补控制器、逆变器。其中,风光互补控制器分别与风力发电机以及太阳能光伏电池相连,用于控制风力发电机以及太阳能光伏电池对蓄电池充电,逆变器与蓄电池相连,将蓄电池的直流电转变成交流电供给用户使用。
风光互补发电系统中,所述太阳能光伏电池为单晶硅或多晶硅,蓄电池为电化学蓄电池,风光互补控制器为集风能、太阳能控制为一体,具备防雷、防蓄电池过充过放、防反接、太阳能电池防反充、风机过转速刹车、过电流刹车、过风速刹车等保护功能,太阳能热水器与逆变器相连接。
风光互补发电系统,采用的风力发电机规格为:500w,24v,寿命十五年,价格一般在1800元左右,太阳能板:150w,18v,寿命25年,价格一般在1400元左右。风光互补控制器:如Fswc-1224,价格一般在400元左右(具有低压充电功能,过充保护,大风保护)。蓄电池:12v,100AH,3-5年的寿命,价格一般在1400元左右,逆变器:500w,24v,价格在500元左右。剩余配件价格在1000元以内。这种规格的风光互补发电系统,在西北这种风光充足的地方平均一天可以发电3-4度左右。基本可以满足农户用电需求,其成本在7000元以内。一年风光互补发电系统的收益约为720元左右。并且太阳能的利用也不只是这么单一的,家里可以安装太阳能热水器,房屋可以设计太阳能板供取暖使用,在西北这种日光充足的地方都是可行的。其带来的收益也是可观的。
本发明节能环保,变废为宝,将多种可再生能源的综合利用方法应用于乡村农户家庭的生产和生活上,提高了可再生能源的综合利用率,解决了农户用能问题,降低了乡村污染,提高了农户收益和降低农户生产成本,可以缓解西部地区环境的恶化状况及新疆农村地区用能紧张的局面,对于国家高新技术应用,农业可持续发展,西北环境改善,农业现代化发展和农业经济建设都具有十分重要的意义。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种乡村生产生活综合循环利用方法,其特征在于,所述的乡村生产生活综合循环利用方法包括:研究出适合沼气使用的主要农业废弃物及人畜粪便低温发酵促进剂;集多种可再生能源和循环利用材料建造生态农房,实现综合循环利用;
所述低温发酵促进剂包括驯化的产甲烷菌种、水解微生物的优势菌群及添加剂;该低温发酵促进剂可以在不低于10℃条件下提高产甲烷菌活性,还可以改善不产甲烷菌的代谢功能,提高有机物分解利用率和沼气产量;沼气低温发酵促进剂中经过驯化的产甲烷菌种对低温起到一定的抵抗作用;沼气低温发酵促进剂中水解微生物的优势菌群是厌氧水解细菌混合菌,其主要作用是增加沼气发酵过程中水解阶段的代谢速率,从而有效提高沼气发酵的原料利用率、产气速率和沼气产量;沼气低温发酵促进剂中添加剂的组份为Fe3+、Ni2+、木炭,且Fe3+:Ni2+:木炭配比为2:1:5,投加绝对量为0.61%,在厌氧发酵过程中添加剂能够增强产甲烷菌活性,提高产气量,并对低温有抵抗作用,从而使其能够在较宽的温度范围内大幅度提高北方寒冷地区冬季沼气产气水平;
所述生态农房包括猪圈、鸡圈(1),风力发电机(2)、光伏列阵(3)、太阳能(电)热水器(4)、厕所(5)、配电柜(6)、沼气池(7);猪圈、鸡圈(1)连接厕所(5)和沼气池(7),风力发电机(2)和光伏列阵(3)连接配电柜(6),光伏列阵(3)和配电柜(6)连接太阳能(电)热水器(4);猪圈、鸡圈和厕所、农田产生的废物集中排入沼气池,沼气池产生的沼气用于住房取暖、燃气,沼渣沼液可作为有机肥用于农田,风力发电机与光伏阵列构成的风光互补发电产生的电能配送给配电柜,配电柜的电用于照明、住房取暖等生产生活用电。
2.如权利要求1所述的乡村生产生活综合循环利用方法,其特征在于太阳能(电)热水器与配电柜和沼气池相连,用于在冬季低温条件下对沼气池进行温度控制。
3.如权利要求2所述的乡村生产生活综合循环利用方法,其特征在于,所述风力发电机与光伏阵列构成风光互补发电装置,主要包括风力发电机、太阳能光伏电池、蓄电池、风光互补控制器、逆变器;其中,风光互补控制器分别与风力发电机以及太阳能光伏电池相连,用于控制风力发电机以及太阳能光伏电池对蓄电池充电,逆变器与蓄电池相连,将蓄电池的直流电转变成交流电供给用户使用。
4.如权利要求1所述的乡村生产生活综合循环利用方法,其特征在于,所述的乡村生产生活综合循环利用方法还包括沼气低温发酵促进剂中水解微生物的优势菌群的培养方法,具体如下:
菌种来源:
实验采用本实验室分离筛选出的厌氧水解细菌,菌种分离材料选用以稻草作为主要饲料的成年牛的排泄物,并进行初筛和复筛;
厌氧水解细菌培养基:
初筛培养基(g):PDA培养基;
复筛培养液(g):葡萄糖0.5,蛋白胨1.0,K2HPO4:0.4,(NH4)2SO4:1.0;MgC12:0.1;MgSO4·7H2O:0.05;FeCl2:1.0,酵母膏1.0;蒸馏水1000mL;树脂刃天青(0.1%)1.0mL;pH值7,121℃灭菌30min;
培养液分装时,每支试管加入9mL,同时放进5张滤纸条(0.5cm×5cm),包扎灭菌;
固体培养基另加羧甲基纤维素钠和微晶纤维素5g代替滤纸条,琼脂20g,加水定容到1000mL;
将优选的细菌,依据《一般细菌常用鉴定方法》和《伯杰氏系统细菌学手册》圈进行初步鉴定;厌氧水解细菌混合菌为具有糖、蛋白胨分解能力的杆状、球杆状细菌,革兰氏阴性菌不具运动性;
菌种活化:
保存菌株的活化:取保存菌株,用接种针刮取或挑取少量接于固体LB上,于30℃下培养24hr-48hr,连续活化2-3次;
种子制备:
将筛选的活化菌株挑取一环接种于装有150ml种子培养基的500ml摇瓶中,置于30℃,200rpm摇床上培养36hr小时,备用;
固体发酵:
以2%的接种量接入灭好的麦麸固体配料中,搅拌均匀后,置于20-25℃条件下,密封,发酵36hr,取样检测,凉干;
活菌数量检测:
活菌数量>109亿个/ml。
5.如权利要求1所述的乡村生产生活综合循环利用方法,其特征在于,太阳能电热水器主要由两个大部分组成:电热水器水箱与太阳能集热器;太阳能电热水器的水箱是由常规的电热水器改装而成,它只比常规的电热水箱多了与太阳能集热器相联的水管接头,一个接头是用来接收太阳能集热器产生的热水,另一个接头是用来向太阳能集热器输送冷水;电热水器水箱的主要作用是用来存储太阳能集热器产生的热水,或者是由它本身内胆里的电热管产生的热水。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104556613A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-04-29 | 苏州罗马冯环保科技有限公司 | 人造生态循环系统 |
CN108191483A (zh) * | 2018-01-20 | 2018-06-22 | 徐州市禾协肥业有限公司 | 多功能立体带式发酵设备 |
CN109156365A (zh) * | 2018-09-09 | 2019-01-08 | 高节义 | 楼房畜禽养殖业与楼房无土栽培有机蔬菜结合的基地 |
CN109553182A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 深圳市清川美地环境科技有限公司 | 一种农村有机固废液废循环处理系统和方法 |
CN113249190A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 王达胜 | 应用于乡村沼气天然气电力一体化发展的供应系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1844789A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 南京工业大学 | 以人粪沼气与太阳能作为热电联产系统能源的方法及设备 |
CN201789307U (zh) * | 2009-12-04 | 2011-04-06 | 广东招友环保科技有限公司 | 一种组合式新能源发电系统 |
CN102732439A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 张建峰 | 一种东北低温产沼气混合微生物菌剂及其制备方法 |
CN102876618A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-16 | 新疆农业科学院微生物应用研究所 | 一种低温沼气固体复合促进剂及其制备方法 |
-
2014
- 2014-07-08 CN CN201410323094.6A patent/CN104120150A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1844789A (zh) * | 2006-04-21 | 2006-10-11 | 南京工业大学 | 以人粪沼气与太阳能作为热电联产系统能源的方法及设备 |
CN201789307U (zh) * | 2009-12-04 | 2011-04-06 | 广东招友环保科技有限公司 | 一种组合式新能源发电系统 |
CN102732439A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 张建峰 | 一种东北低温产沼气混合微生物菌剂及其制备方法 |
CN102876618A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-16 | 新疆农业科学院微生物应用研究所 | 一种低温沼气固体复合促进剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
何周荣等: "农村沼气能源开发利用模式研究", 《资源开发与市场》 * |
苏海锋等: "低温下沼气促进剂驯化菌种及其应用研究", 《新能源及工艺》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104556613A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-04-29 | 苏州罗马冯环保科技有限公司 | 人造生态循环系统 |
CN109553182A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 深圳市清川美地环境科技有限公司 | 一种农村有机固废液废循环处理系统和方法 |
CN108191483A (zh) * | 2018-01-20 | 2018-06-22 | 徐州市禾协肥业有限公司 | 多功能立体带式发酵设备 |
CN109156365A (zh) * | 2018-09-09 | 2019-01-08 | 高节义 | 楼房畜禽养殖业与楼房无土栽培有机蔬菜结合的基地 |
CN113249190A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-13 | 王达胜 | 应用于乡村沼气天然气电力一体化发展的供应系统 |
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