CN105418175A - 一种水生植物的资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水生植物的资源化利用方法,包括以下步骤:1)植物性饲料的生产:1-1)原料预处理;1-2)饲料生产;1-3)喂养畜禽;2)生物质能源的生产过程:2-1)堆沤预处理;2-2)原料混合;2-3)干式厌氧发酵;2-4)沼气综合利用;3)高效多菌复合生态肥的生产:3-1)原料准备;3-2)混料配料;3-3)高温好氧堆肥;3-4)中温好氧堆肥;3-5)机械造粒与包装。本发明的原材料采用水生植物废弃物,既解决了填埋、就地堆放或焚烧等常用的水生植物废弃物处置手段带来的环境问题,又丰富了水生植物的资源化利用方式,充分发挥水生植物的价值。

Description

一种水生植物的资源化利用方法
技术领域
本发明涉及一种水生植物的资源化利用方法,属于环保技术领域。
背景技术
目前,我国地表水环境受到严重污染,给水环境质量、水生态安全和饮用水安全等都带来了诸多危害,城市内河及相关河道的水资源保护、水污染治理和水生态修复迫在眉睫。利用水生植物原位修复水体的技术正逐渐被运用于水体修复治理工程。
为了避免水生植物残体分解腐烂,消耗水中的溶解氧,引起水体的二次污染,需要及时对其进行收割,由此会产生大量的水生植物废弃物。常用的水生植物废弃物处置手段是填埋、就地堆放或焚烧,而这些处理方式违背了建立资源节约型、环境友好型社会的初衷,污染环境的同时又割断了绿地生态系统的物质循环和能量流动。可见,采取不当旳手段进行处理,不仅会影响城市人居环境的美观,还会污染大气、土壤以及地下水,对环境造成永久的危害。如何处理和利用数量巨大的水生植物废弃物,俨然成为植物生态修复技术中亟待解决的问题之一。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种水生植物的资源化利用方法,该方法的原材料采用水生植物废弃物,既解决了填埋、就地堆放或焚烧等常用的水生植物废弃物处置手段带来的环境问题,又丰富了水生植物的资源化利用方式,充分发挥水生植物的价值。同时,水生植物的有机物质更容易分解,表现为较高的碳矿化速率,有利于生产高效多菌复合生态肥。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种水生植物的资源化利用方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)植物性饲料的生产过程:
1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤20mm,得到第一破碎原料;
1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中,采用氨化、青贮和微化之中的任一生产方式对第一破碎原料进行处理,得到植物性饲料;
1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽;畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程;
2)生物质能源的生产过程:
2-1)堆沤预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤30mm,得到第二破碎原料;将第二破碎原料输送至堆沤池,然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便,进行为期3-7天的堆沤预处理;畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆沤预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配,得到第一混合料,使第一混合料的碳氮质量比为20-30:1,总固体含量(TS)浓度为30%-40%;同时投加重量占第一混合料总重量的20%-30%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1%-0.5%的氮素抑制剂;
2-3)干式厌氧发酵:由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器内进行发酵,控制发酵温度为55℃-60℃,发酵时间为15-25天;
2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中,以平衡沼气生产中的波动;
3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水,得到复合生态肥基料;
3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配,得到第二混合料,使第二混合料的含水率为50%-60%,并加入占第二混合料总质量的2%-3%的复合微生物菌剂;
3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置,装置内温度为68℃-72℃,持续时间为6-8天,达到腐熟后,得到第一半成品肥料;
3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置,装置内温度为50℃,持续时间为5-6天,达到腐熟后,得到第二半成品肥料;
3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥,使肥料的含水量<20%;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理,使得肥料的粒度≤10mm,最后包装即得高效多菌复合生态肥。
作为优选,在步骤1-2)中,
所述氨化是指在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入尿素,使得纤维素、半纤维素和木质素分离,结构更为疏松,水生植物秸秆利用率提高。具体操作:现将纯尿素和水按质量比为1:10的比例配制尿素水溶液,再将尿素水溶液和步骤1-1)中的第一破碎原料按质量比为1:5的比例混合,在氨化池中密封处理7-21天,氨化池温度保持在20℃-30℃;
所述青贮是指利用微生物的发酵作用,产生酸性环境,抑制微生物的繁衍,是目前处理量最大的一种方式。具体操作:先用喷壶对每100kg的步骤1-1)中的第一破碎原料喷水15kg,再在每100kg第一破碎原料中加5kg尿素,搅拌均匀后,压实后密封在青贮池中,青贮40-60天便可用来饲喂;
所述微化是在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入高效活性发酵菌种,通过增加微生物的数量加速纤维素、半纤维素和木质素分解转化,将第一破碎原料转化为湿润膨胀和柔软的饲料。
作为优选,步骤2-2)中,所述接种物的投加量占第一混合料总重量的25%;高温好氧堆肥过程是由数个微生物群体共同降解有机废弃物而实现固体废弃物无害化的动态过程,这些微生物的表面积体积比大,群落结构演替迅速,代谢强度高,在降解废弃物过程中起主导作用。采用“外源接种法”,其可以增加原料的微生物,缩短堆肥周期,提高堆肥产品质量。接种物的类型和接种量直接影响了微生物对物料的利用效率,堆肥过程中通过加入微生物菌剂或有效的自然材料能够明显促进堆肥的反应进程在堆肥中,进行人为接种分解有机物能力强的微生物,可以提髙初期堆肥中有效微生物总数,缩短堆肥时间,加快堆肥材料的腐熟进程,且形成高温有助于消灭某些病原体、虫卵和杂草种子等。
作为优选,步骤2-2)中,所述氮素抑制剂为磷酸盐或过磷酸钙。在堆肥过程中,可以加入磷酸盐、过磷酸钙等,均可吸附氨气,有效减少堆肥过程中氮素损失和提高堆肥产品品质。
作为优选,步骤2-2)中,所述总固体含量(TS)为35%。TS是指试样在一定温度下蒸发至干时所余留的固体物的总量,是溶解性固体和悬浮性固体包括胶状体的总量,它的组成包括有机化合物、无机化合物及各种生物体。固体含量太高,许多影响微生物活性的条件就更为严格,较高固体浓度增加了有机负荷,反应传质效果差。TS浓度在30-40%是比较理想的干物质浓度,因为干物质浓度在30-40%范围的原料经厌氧发酵,可保证获得较高的产甲烷量,又可大大减少厌氧发酵后脱水的困难。其中,所述总固体含量(TS)为35%,效果最佳。
作为优选,步骤2-2)中,所述碳氮比(C/N)为25。C/N是影响厌氧发酵效率的重要因素,众多研究表明在沼气发酵过程中,以20-30为宜。堆肥初始的值一般在20-30比较适宜,过高(超过35),微生物必须经过多次生命循环,先将过量的碳消化掉,直到C/N达到一个合适范围供其进行新陈代谢。如果C/N过低,特别是在pH值和温度高的情况下,堆体中的氮将以氨气的形式挥发出去,而且堆肥产品还会给农作物生长带来不利影响。
作为优选,步骤2-2)中,所述含水率为55%。堆肥过程中含水率是非常重要的影响因素,合适的湿度是保持微生物活性的必要条件。堆肥的起始含水率一般为50%-60%,如果水分过低,不利于微生物的生长繁殖,若水分过高,则容易堵塞堆料中的空隙,影响与氧气的接触,导致厌氧发酵,使降解速度减慢,延长堆肥的腐熟时间。
作为优选,步骤2-3)中,需要向干式厌氧发酵反应器中加入pH值调节剂,控制pH值为7.0。
pH值是影响微生物生长繁殖的重要因子之一,是影响厌氧消化的重要因素,pH值的变化直接影响甲院菌的活性,进而影响整个厌氧消化过程。一般值范围在6.8-7.2之间最适合厌氧消化过程的进行,过高或过低的值将降低产甲烷菌的活性,甚至致其死亡。为了防止有机酸的严重积累导致消化系统酸化,当消化液的降到6.0以下时,可向中试反应器中加pH值调节剂(常用的pH值调节剂有碳酸草木灰、石霄以及石灰石等)入调节反应器内的酸碱度环境。
作为优选,步骤2-3)中,所述发酵温度为50℃左右。温度是影响厌氧消化的最主要因素。温度通过影响厌氧微生物细胞内酶的活性而影响微生物的生长速率和基质的代谢速率,进而影响整个工艺系统的运行。温度的变化能够反映堆体内微生物的变化,也能较好的反映堆肥状态。堆体温度应控制在45℃-65℃之间,堆肥初期,在中温菌1-2d的作用下,堆体温度能达到50℃以上,在这样的温度下维持5-7d即可满足无害化标准,当堆体温度稳定在30℃-40℃时表明发酵己经基本完成。过高的堆肥温度会对微生物生长活动产生一定的抑制作用,而温度过低则将大大延长堆肥腐熟时间。
作为优选,步骤2-3)中,所述干式厌氧发酵反应器内设置螺旋桨叶轴机械搅拌装置,搅拌桨为螺旋线布置,物料在反应器内呈塞流式运动,利于发酵产生的沼气排出,同时搅拌强化物料传质、传热;干式厌氧发酵反应器的外壁采用200mm厚的聚苯乙烯材料进行强化保温,同时沿干式厌氧发酵反应器外壁设置加热盘管,采用热水循环加热。
作为优先,步骤2-4)中,所述气体储罐中的一部分沼气经过沼气综合提质装置处理后进入天然气网,另一部分沼气通过热电联产装置进行发电;通过进行发电,余热回收利用,不仅能提供整个生产过程自身的能源消耗,形成一个自给自足的循环,而且还有大量的能源外供。
作为优选,步骤3-2)中,所述复合微生物菌剂为含有酵母菌、乳酸菌、放线菌和牙孢菌的混合物。
作为优先,步骤3-3及步骤3-4)中,所述好氧堆肥腐熟度评价指标为物理指标和化学指标,其中,物理指标为:由于堆肥材料的温度分布不均,所以可选其平均温度为6℃作为无害化温度,即当堆肥过程中达到持续3-7天的平均温度为6℃时,认为达到无害化要求;化学指标为T值=(终点C/N)/(初始C/N)作为有机物堆肥腐熟度的指标,当T值小于0.6时认为堆肥已经达到腐熟。
本发明的有益效果在于:
1、本发明由植物性饲料、生物质能源和高效多菌复合生态肥三大工艺环节组成,形成一个闭合生态循环系统,在推动植物生态修复技术工程化运用的同时,缓解当前能源紧缺问题、化肥使土壤肥力下降和土壤理化性状变差等生态问题,创造可观的经济效益和社会效益,综合效益显著提高。本发明工艺的原材料采用水生植物废弃物,既解决了填埋、就地堆放或焚烧等常用的水生植物废弃物处置手段带来的环境问题,又丰富水生植物的资源化利用方式,充分发挥水生植物的价值。同时,水生植物的有机物质更容易分解,表现为较高的碳矿化速率,有利于生产高效多菌复合生态肥。
2、本发明对原材料预处理时,本发明工艺采用先粉碎后堆沤预处理的方法。粉碎能显著提高沼气产量和有机物的降解率以及缩短发酵时间,而且更为重要的是通过粉碎使得原来不均匀的固体废弃物混匀,减小了发酵体积。发酵原料的堆沤有利于控制发酵原料的酸碱度,使原料获得抗酸化的能力,对防止干法厌氧发酵中易出现酸化的问题有重要的作用。
3、本发明在生物质能源工艺环节,所采用的干式厌氧发酵处理技术需水量小,无需动力能耗、节约能源和降低成本,反应器占地面积小,基建成本低,可以回收清洁、安全的沼气能源,降低污染负荷,而且产生全氮保存率高达91.7%的沼渣可生产高效多菌复合生态肥,增加经济效益的优势。
4、本发明在高效多菌复合生态肥工艺环节所采用高温、中温好氧堆肥过程可使有机物质氮磷变窄,有机物质中的养分得到释放,同时可减少堆肥材料中的病菌、虫卵和杂草种子的传播。
5、本发明所述干式厌氧发酵装置为圆形卧式厌氧发酵罐。圆形结构的反应器受力情况较好,具有结构较稳定的优点,同时,在同样的截面积下,圆形反应器的周长比正方形少12%。所以,圆形池子的建造费用至少比具有相同截面积的矩形反应器低12%以上。所述反应器主体罐体基材为碳钢,内涂特别防腐蚀涂层,耐腐蚀、便于维修,性能优良,保温层外表美观。用200mm厚聚苯乙烯材料对反应器进行强化保温,沿发酵罐外壁设置加热盘管,采用热水循环加热,保证了厌氧反应在冬季的正常运行。
6、本发明的干式厌氧发酵装置设置螺旋桨叶轴机械搅拌装置,桨叶在轴上按螺旋线排列,桨叶形状为杆齿式,桨叶轴转速无级可调。搅拌能耗低,特殊设计的螺旋桨叶轴可以实现物料的搅拌、推流。解决牛粪发酵过程中由于粘稠、致密抑制沼气释放等问题,加快厌氧发酵反应速度,提高反应器效率。物料在发酵罐中受螺旋桨叶的推流作用,随时间推移,解决物料逐步向反应器出料端推进和干发酵出料难题。
本发明整个工艺过程中的主要工艺参数通过自动和人工相结合的方式进行控制,不受气候环境影响,具有较高的运行稳定性。
具体实施方式
下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述:
本发明所采用的原料及设备均可从市场购得。
实施例1:
一种水生植物的资源化利用方法,包括以下步骤:
1)植物性饲料的生产过程:
1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤20mm,得到第一破碎原料;
1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中,采用氨化对第一破碎原料进行处理,得到植物性饲料;所述氨化是指在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入尿素,使得纤维素、半纤维素和木质素分离,结构更为疏松,水生植物秸秆利用率提高。具体操作:现将纯尿素和水按质量比为1:10的比例配制尿素水溶液,再将尿素水溶液和步骤1-1)中的第一破碎原料按质量比为1:5的比例混合,在氨化池中密封处理7-21天,氨化池温度保持在20℃-30℃;
1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽;畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程;
2)生物质能源的生产过程:
2-1)堆沤预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤30mm,得到第二破碎原料;将第二破碎原料输送至堆沤池,然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便,进行为期3天的堆沤预处理;畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆沤预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配,得到第一混合料,使第一混合料的碳氮质量比为20-30:1,总固体含量(TS)浓度为30%;同时投加重量占第一混合料总重量的20%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1%-0.5%的氮素抑制剂;接种物是由厌氧消化细菌、悬浮物质和胶体物质组成的厌氧活性污泥。常用制备方法:一、将沼气发酵液和人畜粪便按2:3的质量比混合,堆沤在不渗水的坑里并用塑料薄膜密闭封口,1周后即可作为接种物。二、用农村较为肥沃的阴沟污泥和人畜粪便按1:1的质量比混合堆沤1周左右即可;三、可直接用人畜粪便行密闭堆沤,10天后便可作为沼气发酵接种物。
2-3)干式厌氧发酵:由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器内进行发酵,控制发酵温度为55℃,发酵时间为15天;
2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中,以平衡沼气生产中的波动;
3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水,得到复合生态肥基料;
3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配,得到第二混合料,使第二混合料的含水率为50%,并加入占第二混合料总质量的2%-3%的复合微生物菌剂;
3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置,装置内温度为68℃,持续时间为6天,达到腐熟后,得到第一半成品肥料;
3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置,装置内温度为50℃,持续时间为5天,达到腐熟后,得到第二半成品肥料;
3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥,使肥料的含水量<20%;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理,使得肥料的粒度≤10mm,最后包装即得高效多菌复合生态肥。
作为优选,步骤2-2)中,所述氮素抑制剂为磷酸盐或过磷酸钙。在堆肥过程中,可以加入磷酸盐、过磷酸钙等,均可吸附氨气,有效减少堆肥过程中氮素损失和提高堆肥产品品质。
作为优选,步骤2-3)中,所述干式厌氧发酵反应器内设置螺旋桨叶轴机械搅拌装置,搅拌桨为螺旋线布置,物料在反应器内呈塞流式运动,利于发酵产生的沼气排出,同时搅拌强化物料传质、传热;干式厌氧发酵反应器的外壁采用200mm厚的聚苯乙烯材料进行强化保温,同时沿干式厌氧发酵反应器外壁设置加热盘管,采用热水循环加热。
作为优先,步骤2-4)中,所述气体储罐中的一部分沼气经过沼气综合提质装置处理后进入天然气网,另一部分沼气通过热电联产装置进行发电;通过进行发电,余热回收利用,不仅能提供整个生产过程自身的能源消耗,形成一个自给自足的循环,而且还有大量的能源外供。
作为优选,步骤3-2)中,所述复合微生物菌剂为含有酵母菌、乳酸菌、放线菌和牙孢菌的混合物。
作为优先,步骤3-3及步骤3-4)中,所述好氧堆肥腐熟度评价指标为物理指标和化学指标,其中,物理指标为:由于堆肥材料的温度分布不均,所以可选其平均温度为6℃作为无害化温度,即当堆肥过程中达到持续3-7天的平均温度为6℃时,认为达到无害化要求;化学指标为T值=(终点C/N)/(初始C/N)作为有机物堆肥腐熟度的指标,当T值小于0.6时认为堆肥已经达到腐熟。
实施例2
一种水生植物的资源化利用方法,包括以下步骤:
1)植物性饲料的生产过程:
1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤20mm,得到第一破碎原料;
1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中,采用青贮对第一破碎原料进行处理,得到植物性饲料;所述青贮是指利用微生物的发酵作用,产生酸性环境,抑制微生物的繁衍,是目前处理量最大的一种方式。具体操作:先用喷壶对每100kg的步骤1-1)中的第一破碎原料喷水15kg,再在每100kg第一破碎原料中加5kg尿素,搅拌均匀后,压实后密封在青贮池中,青贮40-60天便可用来饲喂;
1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽;畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程;
2)生物质能源的生产过程:
2-1)堆沤预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤30mm,得到第二破碎原料;将第二破碎原料输送至堆沤池,然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便,进行为期5天的堆沤预处理;畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆沤预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配,得到第一混合料,使第一混合料的碳氮质量比为25:1,总固体含量(TS)浓度为35%;同时投加重量占第一混合料总重量的25%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1%-0.5%的氮素抑制剂;
2-3)干式厌氧发酵:由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器内进行发酵,控制发酵温度为58℃,发酵时间为20天;
2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中,以平衡沼气生产中的波动;
3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水,得到复合生态肥基料;
3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配,得到第二混合料,使第二混合料的含水率为55%,并加入占第二混合料总质量的2.5%的复合微生物菌剂;
3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置,装置内温度为70℃,持续时间为7天,达到腐熟后,得到第一半成品肥料;
3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置,装置内温度为50℃,持续时间为5.5天,达到腐熟后,得到第二半成品肥料;
3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥,使肥料的含水量<20%;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理,使得肥料的粒度≤10mm,最后包装即得高效多菌复合生态肥。
其他与实施例1相同。
实施例3:
一种水生植物的资源化利用方法,包括以下步骤:
1)植物性饲料的生产过程:
1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤20mm,得到第一破碎原料;
1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中,采用微化的生产方式对第一破碎原料进行处理,得到植物性饲料;所述微化是在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入高效活性发酵菌种,通过增加微生物的数量加速纤维素、半纤维素和木质素分解转化,将第一破碎原料转化为湿润膨胀和柔软的饲料。
1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽;畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程;
2)生物质能源的生产过程:
2-1)堆沤预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤30mm,得到第二破碎原料;将第二破碎原料输送至堆沤池,然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便,进行为期7天的堆沤预处理;畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆沤预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配,得到第一混合料,使第一混合料的碳氮质量比为30:1,总固体含量(TS)浓度为40%;同时投加重量占第一混合料总重量的30%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1%-0.5%的氮素抑制剂;
2-3)干式厌氧发酵:由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器内进行发酵,控制发酵温度为60℃,发酵时间为25天;
2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中,以平衡沼气生产中的波动;
3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水,得到复合生态肥基料;
3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配,得到第二混合料,使第二混合料的含水率为60%,并加入占第二混合料总质量的3%的复合微生物菌剂;
3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置,装置内温度为72℃,持续时间为8天,达到腐熟后,得到第一半成品肥料;
3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置,装置内温度为50℃,持续时间为6天,达到腐熟后,得到第二半成品肥料;
3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥,使肥料的含水量<20%;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理,使得肥料的粒度≤10mm,最后包装即得高效多菌复合生态肥。
其他与实施例1相同。
对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及变形,而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水生植物的资源化利用方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)植物性饲料的生产过程:
1-1)原料预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤20mm,得到第一破碎原料;
1-2)饲料生产:将第一破碎原料输送到处理池中,采用氨化、青贮和微化之中的任一生产方式对第一破碎原料进行处理,得到植物性饲料;
1-3)将步骤1-2)得到的植物性饲料喂养畜禽;畜禽的粪便将被用于生物质能源的生产过程和高效多菌复合生态肥的生产过程;
2)生物质能源的生产过程:
2-1)堆沤预处理:将水生植物废弃物进行机械破碎,破碎至粒度≤30mm,得到第二破碎原料;将第二破碎原料输送至堆沤池,然后加入步骤1-3)产生的畜禽粪便,进行为期3-7天的堆沤预处理;畜禽粪与第二破碎原料的质量比为1:1;
2-2)原料混合:将经过步骤2-1)堆沤预处理后的原料和水按照重量比为2:3进行混配,得到第一混合料,使第一混合料的碳氮质量比为20-30:1,总固体含量(TS)浓度为30%-40%;同时投加重量占第一混合料总重量的20%-30%的接种物和重量占第一混合料总重量的0.1%-0.5%的氮素抑制剂;
2-3)干式厌氧发酵:由螺杆泵将料液泵入干式厌氧发酵反应器内进行发酵,控制发酵温度为55℃-60℃,发酵时间为15-25天;
2-4)沼气综合利用:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼气通过气体收集装置储存在气体储罐中,以平衡沼气生产中的波动;
3)高效多菌复合生态肥的生产过程:
3-1)原料准备:将步骤2-3)干式厌氧发酵所产生的沼渣从干式厌氧发酵反应器中输出至固液分离装置中进行脱水,得到复合生态肥基料;
3-2)混料配料:将步骤3-1)所得的沼渣与水按照重量比为1:1进行混配,得到第二混合料,使第二混合料的含水率为50%-60%,并加入占第二混合料总质量的2%-3%的复合微生物菌剂;
3-3)高温好氧堆肥:将混配好的原料输入高温好氧堆肥装置,装置内温度为68℃-72℃,持续时间为6-8天,达到腐熟后,得到第一半成品肥料;
3-4)中温好氧堆肥:将步骤3-1)所得的复合生态肥基料输入中温好氧堆肥装置,装置内温度为50℃,持续时间为5-6天,达到腐熟后,得到第二半成品肥料;
3-5)机械造粒与包装:先对第二半成品肥料进行灭菌和干燥,使肥料的含水量<20%;然后将第一半成品肥料和第二半成品肥料混合后经造粒系统进行造粒处理,使得肥料的粒度≤10mm,最后包装即得高效多菌复合生态肥。
2.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,在步骤1-2)中,
所述氨化是指在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入尿素,使得纤维素、半纤维素和木质素分离,结构更为疏松,水生植物秸秆利用率提高。具体操作:现将纯尿素和水按质量比为1:10的比例配制尿素水溶液,再将尿素水溶液和步骤1-1)中的第一破碎原料按质量比为1:5的比例混合,在氨化池中密封处理7-21天,氨化池温度保持在20℃-30℃;
所述青贮是指利用微生物的发酵作用,产生酸性环境,抑制微生物的繁衍,是目前处理量最大的一种方式。具体操作:先用喷壶对每100kg的步骤1-1)中的第一破碎原料喷水15kg,再在每100kg第一破碎原料中加5kg尿素,搅拌均匀后,压实后密封在青贮池中,青贮40-60天便可用来饲喂;
所述微化是在步骤1-1)中的第一破碎原料中加入高效活性发酵菌种,通过增加微生物的数量加速纤维素、半纤维素和木质素分解转化,将第一破碎原料转化为湿润膨胀和柔软的饲料。
3.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-2)中,所述接种物的投加量占第一混合料总重量的25%。
4.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-2)中,所述氮素抑制剂为磷酸盐或过磷酸钙。
5.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-2)中,所述总固体含量为35%,所述碳氮比为25,所述含水率为55%。
6.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-3)中,需要向干式厌氧发酵反应器中加入pH值调节剂,控制pH值为7.0;所述发酵温度为50℃。
7.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-3)中,所述干式厌氧发酵反应器内设置螺旋桨叶轴机械搅拌装置,搅拌桨为螺旋线布置,物料在反应器内呈塞流式运动,利于发酵产生的沼气排出,同时搅拌强化物料传质、传热;干式厌氧发酵反应器的外壁采用200mm厚的聚苯乙烯材料进行强化保温,同时沿干式厌氧发酵反应器外壁设置加热盘管,采用热水循环加热。
8.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤2-4)中,所述气体储罐中的一部分沼气经过沼气综合提质装置处理后进入天然气网,另一部分沼气通过热电联产装置进行发电。
9.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤3-2)中,所述复合微生物菌剂为含有酵母菌、乳酸菌、放线菌和牙孢菌的混合物。
10.根据权利要求1所述的水生植物的资源化利用方法,其特征在于,步骤3-3及步骤3-4)中,所述好氧堆肥腐熟度评价指标为物理指标和化学指标,其中,物理指标为:由于堆肥材料的温度分布不均,所以可选其平均温度为6℃作为无害化温度,即当堆肥过程中达到持续3-7天的平均温度为6℃时,认为达到无害化要求;化学指标为T值作为有机物堆肥腐熟度的指标,当T值小于0.6时认为堆肥已经达到腐熟。
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