CN105382013A - 一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，包括以下步骤：收集；微藻反应，将收集的产业垃圾废料投入接种有微藻的光生物反应器中，并发酵；固液分离，将沼气发酵器内的垃圾分离成固相垃圾与液相垃圾；垃圾破碎，将固相垃圾切割破碎；固相垃圾处理，对固相垃圾进行生物蛋白处理，获取的蛋白质产物作为饲料添加剂，剩余为残渣；液相垃圾处理；脱水，采用脱水装置对残渣进行脱水；残渣处理，将残渣进入烘干机处理，烘干后再分拣成不可燃物及可燃物，并将可燃物送至热解处理获得产生热解原料，不可燃物送入生化机生化处理后形成肥料。本发明全方面的高利用率，有效增加经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及环境、垃圾处理、农业和能源技术领域,具体是指一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法。
背景技术
长期以来，我国农村农业生产和农民生活形成的多种垃圾：如食用菌生产后形成的废料、果蔬生产所遗留的植株残体、农产品交易市场垃圾、农村生活垃圾(包括餐厨垃圾)等一直没有较理想的处理方式。随着人口的日益增多，乡村城镇化建设日新月异，生活垃圾则是越来越多。生活垃圾的增多导致细菌滋生，环境污染从而影响人们的生活。
迄今为止，我国绝大多数的农业污染物仍以露天堆放、填埋为主，不仅占用了宝贵的土地资源，而且对环境造成了严重的二次污染。垃圾进行资源化利用的主要障碍一方面在于垃圾自身成分复杂、难于进行资源化利用，另一方面是相关技术的研究开发还没有跟上。
此外，农业污染物中的产业垃圾含括畜牧业垃圾以及农业所产生的植物秸秆等，针对上述农产业垃圾的处理目前尚没有正规的处理的方案，针对固体类产业垃圾现有的做法是采用烧毁形成灰肥或粪便直接露天堆沤还田等简单处理，不但造成环境的污染而且利用低，资源得不到最大化的利用。
所以，如何采用行之有效的处理方法，针对上述农业中的生活垃圾以及产业垃圾的处理研发出一种将两者结合处理的方案，又能使废旧资源充分的回收利用，扩大农业垃圾用途逐渐受到重视。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种效率高、简单方便，充分利用的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，包括以下步骤：
步骤1、收集，采用设有多收集料口的回收池收集人畜粪便排泄物、有机污水以及农业生产所产生的产业垃圾废料；
步骤2、将步骤1收集的产业垃圾废料投入接种有微藻的光生能物反应装置中，在该光能生物反应装置中微藻在尿液的作用下快速生长，从而高效地完成光能转化为生物质能的过程，当生物量达到一定浓度时从水中分离出微藻，并对其进行细胞破碎，当微藻的浓度达到0.5g/L～50g/L时，将微藻从光生物反应器中分离出来，并置于沼气发酵器中，发酵3-45天；
步骤3、固液分离，将沼气发酵器的垃圾分离成固相垃圾与液相垃圾；
步骤4、垃圾破碎，将固液分离后输出的固相垃圾切割破碎；
步骤5、固相垃圾处理，对接收的所述固相垃圾进行生物蛋白处理，获取的蛋白质产物作为饲料添加剂，剩余为残渣；
步骤6、液相垃圾处理，对接收的所述液相垃圾进行处理；
步骤7、脱水，采用脱水装置对接收所述残渣进行脱水；
步骤8、残渣处理，将步骤7的残渣进入烘干机处理，烘干后再分拣成不可燃物及可燃物，并将可燃物送至热解处理获得产生热解原料，不可燃物送入生化机生化处理后形成肥料，再通过打包机运出。
本发明步骤8中所述热解处理获得产生热解原料的具体的步骤为：
在真空干燥器中将所述的可燃垃圾干燥以产生热解原料；和将所述的干燥过的热解原料高温分解以生成焦炭和热解气体。
具体的，所述步骤8中残渣烘干后再分拣成不可燃物及可燃物的具体步骤为：
通过比重筛选或旋转筛选分拣出不可燃物。
具体的，所述脱水装置包括集料斗、离心脱水机、污水收集槽、残渣池，离心脱水机通过污水收集槽与残渣池连接。
具体的，所述步骤4垃圾破碎中的固相垃圾被破碎成20mm—40mm的小块。
优选的，所述步骤3的固液分离的具体步骤为：
将回收池收集的垃圾依次通过振动筛、旋流器。
所述液相垃圾处理包括：将液相垃圾顺序通过均质池、厌氧发酵罐、污泥脱水部和MRB膜处理单元处理后达标排放。
所述MRB膜处理单元处理的具体步骤为：
污泥脱水部产生的废水进行A/O生化处理后进入生化沉淀池，所述生化沉淀池的出水进入MBR反应池，通过MBR产水泵抽吸产水，产水达标排放至排放口；含部分难降解物质废水进入泥水分离沉淀池进行泥水分离，当所述泥水分离沉淀池的COD达到预设值后，所述泥水分离沉淀池的出水排出并进行深度处理。
具体的，所述步骤5进行生物蛋白处理的具体步骤为：
加入蛋白酶，进行酶解；将酶解液调pH值到蛋白酶解液等电点后离心，蛋白质沉淀，冷冻干燥后收集，得到蛋白质。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本发明在农业污染物处理方法上增加了机械分类的功能和科学的处理方法，降低了处理成本，并且简化了净化设备的内部结构，同时，在处理的过程中还提取了农业垃圾中的蛋白质产物作为饲料添加剂、并将可燃物送至热解处理获得产生热解原料，不可燃物送入生化机生化处理后形成肥料，，全方面的高利用率，有效增加经济效益。
2、本发明将农业中的生活垃圾以及产业垃圾的两者结合处理，解决了由于堆放和填埋垃圾所造成的污染土地和地下水资源二次污染的问题，又提供了可选择性的原材料资源，净化效率高。
3、本发明处理了农牧业中的生活垃圾、尿液，而将其转化成了高效有机肥或无机有机复合肥，从而实现污水资源化的目的。
4、本发明工艺方法实现了利用太阳能转化微藻生物质能，再由生物质能转化为可方便使用的甲烷形态的化学能，简单高效且使用方便，此工艺系统的制造成本非常低廉。
5、本发明工艺既可以输出甲烷，也可以输出氢气，这两种气体都是清洁的可再生能源，也都是重要的化工原料。
附图说明
图1为本发明农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法的工艺流程图；
图2为本发明中脱水装置的结构示意图。
图3为液相垃圾处理的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，包括以下步骤：
步骤1、收集，采用设有多收集料口的回收池收集人畜粪便排泄物、有机污水以及农业生产所产生的产业垃圾废料；
步骤2、微藻反应，将步骤1收集的产业垃圾废料投入接种有微藻的光生物反应器中，在该光生物反应器中微藻在尿液的作用下快速生长，当微藻的浓度达到0.5g/L～50g/L时，将微藻从光生物反应器中分离出来，并置于厌氧发酵器中发酵0.8～5天；
步骤3、固液分离，将沼气发酵器的垃圾通过固液分离装置分离成固相垃圾与液相垃圾；
步骤4、垃圾破碎，将固液分离后输出的固相垃圾切割破碎；
步骤5、固相垃圾处理，对接收的所述固相垃圾进行生物蛋白处理，获取的蛋白质产物作为饲料添加剂，剩余为残渣；
步骤6、液相垃圾处理，对接收的所述液相垃圾进行处理；
步骤7、脱水，采用脱水装置对接收所述残渣进行脱水；
步骤8、残渣处理，将步骤7的残渣进入烘干机处理，烘干后再分拣成不可燃物及可燃物，并将可燃物送至热解处理获得产生热解原料，不可燃物送入生化机生化处理后形成肥料，再通过打包机运出。
本发明步骤8中所述热解处理获得产生热解原料的具体的步骤为：
在真空干燥器中将所述的可燃垃圾干燥以产生热解原料；和将所述的干燥过的热解原料高温分解以生成焦炭和热解气体。热解过程通常更有效的降低被热解中的材料的水分含量。在本发明中，使用真空干燥器在系统运行方面产生显著的整体能耗节省，与现有的空气干燥器相比，每单位重量的被干燥的材料，使用真空干燥器大约减少了约30％的能源。此外，与其它形式的干燥相比，减少废料干燥时间通常为40至50分钟，从而增加在处理时间方面的系统的整体效率。
其中，步骤2的所述厌氧发酵器中发酵0.8～5天中，厌氧微生物将经过避光处理后的微藻进行分解和降解，产生以甲烷和二氧化碳为主的可燃性气体(即沼气)，或者为产氢发酵生成以氢和二氧化碳为主的可燃性气体(即沼气)。沼气的主要成分为甲烷CH4和CO2，其中CO2从沼气中分离出来并通入光生物反应器中，以增加水中无机碳源的浓度，促进微藻的生长，分离后的剩余沼气主要成分是甲烷，通入软膜发酵储气体作为可再生能源备用，从而实现能源化的目的。
所述的光生物反应器中的水为可为农牧废弃液、纯水、自来水、雨水、河水或沼渣。液体中的微藻在太阳光照射下通过光合作用将无机物二氧化碳、水和营养元素合成自身有机质，从而将太阳能转变成生物化学能，以及有机质的形态储存起来。
本实施例中，所述的厌氧发酵器的温度为32～45℃，PH值范围6.8～7.6。
本实施例中，所述的厌氧发酵器的沼液回流至光生物反应器，作为微藻生长补充营养物质，并且自身也得到净化。
具体的，所述步骤8中残渣烘干后再分拣成不可燃物及可燃物的具体步骤为：
通过比重筛选或旋转筛选分拣出不可燃物。
如图2所示，所述脱水装置包括集料斗1、离心脱水机2、污水收集槽3、残渣池4，离心脱水机2通过污水收集槽3与残渣池4连接。上述各个处理步骤连续而且相互配合成为一个整体，具有处理效果好、广谱性、无二次污染、能耗低、运行成本低。
所述步骤3的固液分离的具体步骤为：
将回收池收集的垃圾依次通过振动筛、旋流器。本发明使用振动筛将进行第一次的脱水工作，使用的旋流器进行第二次脱水工作，使压榨后的固相垃圾的含水量很低，可以直接生物蛋白提取处理工作。
具体的，所述步骤4垃圾破碎中的固相垃圾被破碎成20mm—40mm的小块。
如图3，所示，所述液相垃圾处理包括：将液相垃圾顺序通过均质池、厌氧发酵罐、污泥脱水部和MRB膜处理单元处理后达标排放。
所述MRB膜处理单元处理的具体步骤为：
污泥脱水部产生的废水进行A/O生化处理后进入生化沉淀池，所述生化沉淀池的出水进入MBR反应池，通过MBR产水泵抽吸产水，产水达标排放至排放口；含部分难降解物质废水进入泥水分离沉淀池进行泥水分离，当所述泥水分离沉淀池的COD达到预设值后，所述泥水分离沉淀池的出水排出并进行深度处理。
具体的，所述步骤5进行生物蛋白处理的具体步骤为：
加入蛋白酶，进行酶解；将酶解液调pH值到蛋白酶解液等电点后离心，蛋白质沉淀，冷冻干燥后收集，得到蛋白质。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、收集，采用设有多收集料口的回收池收集人畜粪便排泄物、有机污水以及农业生产所产生的产业垃圾废料；
步骤2、微藻反应，将步骤1收集的产业垃圾废料投入接种有微藻的光生物反应器中，在该光生物反应器中微藻在尿液的作用下快速生长，当微藻的浓度达到0.5g/L～50g/L时，将微藻从光生物反应器中分离出来，并置于厌氧发酵器中发酵0.8～5天；
步骤3、固液分离，将沼气发酵器的垃圾分离成固相垃圾与液相垃圾；
步骤4、垃圾破碎，将固液分离后输出的固相垃圾切割破碎；
步骤5、固相垃圾处理，对接收的所述固相垃圾进行生物蛋白处理，获取的蛋白质产物作为饲料添加剂，剩余为残渣；
步骤6、液相垃圾处理，对接收的所述液相垃圾进行处理；
步骤7、脱水，采用脱水装置对接收所述残渣进行脱水；
步骤8、残渣处理，将步骤7的残渣进入烘干机处理，烘干后再分拣成不可燃物及可燃物，并将可燃物送至热解处理获得产生热解原料，不可燃物送入生化机生化处理后形成肥料，再通过打包机运出。
2.根据权利要求1所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，步骤8中所述热解处理获得产生热解原料的具体的步骤为：
在真空干燥器中将所述的可燃垃圾干燥以产生热解原料；和将所述的干燥过的热解原料高温分解以生成焦炭和热解气体。
3.根据权利要求1所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述步骤8中残渣烘干后再分拣成不可燃物及可燃物的具体步骤为：
通过比重筛选或旋转筛选分拣出不可燃物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述脱水装置包括集料斗、离心脱水机、污水收集槽、残渣池，离心脱水机通过污水收集槽与残渣池连接。
5.根据权利要求1所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述步骤4垃圾破碎中的固相垃圾被破碎成20mm—40mm的小块。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述步骤3的固液分离的具体步骤为：
将回收池收集的垃圾依次通过振动筛、旋流器。
7.根据权利要求6所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述液相垃圾处理包括：将液相垃圾顺序通过均质池、厌氧发酵罐、污泥脱水部和MRB膜处理单元处理后达标排放。
8.根据权利要求7所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述MRB膜处理单元处理的具体步骤为：
污泥脱水部产生的废水进行A/O生化处理后进入生化沉淀池，所述生化沉淀池的出水进入MBR反应池，通过MBR产水泵抽吸产水，产水达标排放至排放口；含部分难降解物质废水进入泥水分离沉淀池进行泥水分离，当所述泥水分离沉淀池的COD达到预设值后，所述泥水分离沉淀池的出水排出并进行深度处理。
9.根据权利要求1所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述的厌氧发酵器的温度为32～45℃，PH值范围6.8～7.6。
10.根据权利要求1所述的农牧废弃物环保净化处理微藻能源化利用方法，其特征在于，所述的厌氧发酵器的沼液回流至光生物反应器。
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